[发明专利]通过制备钴酸锰/氮掺杂碳/二氧化锰核壳结构提高其充放电容量的方法

权利要求书

1.一种通过制备钴酸锰/氮掺杂碳/二氧化锰核壳结构提高其充放电容量的方法，其特征在于：

通过自组装和温和化学反应制备的钴酸锰/氮掺杂碳/二氧化锰核壳结构的八面体复合材料以氮掺杂碳作为导电改性相、钴酸锰作为内核，层片状二氧化锰外表面生长，以此增强该复合材料的充放电可逆容量；该制备方法选用溶剂热法制备的八面体钴酸锰、苯胺单体、高锰酸钾、盐酸作为出发物质，然后高温碳化再进行溶液反应，经离心分离、洗涤、干燥后得到钴酸锰/氮掺杂碳/二氧化锰复合材料，具体制备步骤如下：

(1)采用溶剂热法制备八面体钴酸锰：将1-10毫摩尔的六水硝酸钴、0.5-5毫摩尔的硝酸锰、0.05-0.3克聚乙烯吡咯烷酮溶于30-80毫升去离子水中，完全溶解后加入10-60毫升无水乙醇，室温搅拌0.5-3小时；然后装入反应釜并在150-200摄氏度条件下反应12-18小时，离心分离，去离子水洗后得到八面体钴酸锰产品；

(2)将100-200毫克八面体钴酸锰和40-140微升苯胺单体分散于80-180毫升0.2-2摩尔每升盐酸水溶液中，超声15-90分钟，冰水中搅拌并加入过硫酸铵，搅拌反应4-10小时，离心分离，去离子水清洗，60摄氏度干燥过夜；

(3)将上述产品转移到管式炉中，在氩气保护下350-600摄氏度保温1-4小时，制得钴酸锰/氮掺杂碳；

(4)待自然冷却至室温后，将50-100毫克钴酸锰/氮掺杂碳分散于去离子水中，加入40毫升高锰酸钾溶液，其中含有高锰酸钾0.1-2克，50-100摄氏度下水浴反应20-120分钟，离心分离后，60摄氏度干燥过夜，获得钴酸锰/氮掺杂碳/二氧化锰复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种通过制备钴酸锰/氮掺杂碳/二氧化锰核壳结构提高其充放电容量的方法，其特征在于：

(1)采用溶剂热法制备八面体钴酸锰：将2毫摩尔的六水硝酸钴、1毫摩尔的硝酸锰、0.1克聚乙烯吡咯烷酮溶于40毫升的去离子水中，完全溶解后加入30毫升无水乙醇，室温搅拌1小时；然后装反应釜并在180摄氏度条件下反应15小时，离心清洗后得到八面体钴酸锰产品；

(2)将200毫克八面体钴酸锰和40微升苯胺单体分散于120毫升1摩尔每升盐酸水溶液中，超声30分钟，冰水中搅拌并加入过硫酸铵，搅拌反应4小时，离心清洗，60摄氏度干燥过夜；

(3)将上述产品转移到管式炉中，在氩气保护下500摄氏度条件下保温2小时，制得钴酸锰/氮掺杂碳；

(4)待自然冷却至室温后，将80毫克钴酸锰/氮掺杂碳分散于去离子水中，加入40毫升高锰酸钾溶液，其中含有高锰酸钾0.18克，80摄氏度下水浴反应40分钟，离心分离后，60摄氏度干燥过夜，获得钴酸锰/氮掺杂碳/二氧化锰复合材料。

3.根据权利要求1所述的一种通过制备钴酸锰/氮掺杂碳/二氧化锰核壳结构提高其充放电容量的方法，其特征在于：

(1)采用溶剂热法制备八面体钴酸锰：将1毫摩尔的六水硝酸钴、0.5毫摩尔的硝酸锰、0.05克聚乙烯吡咯烷酮溶于30毫升的去离子水中，完全溶解后加入10毫升无水乙醇，室温搅拌0.5小时；然后装反应釜并在150摄氏度条件下反应18小时，离心清洗后得到八面体钴酸锰产品；

(2)将180毫克八面体钴酸锰和140微升苯胺单体分散于180毫升2摩尔每升盐酸水溶液中，超声90分钟，冰水中搅拌并加入过硫酸铵，搅拌反应5小时，离心清洗，60摄氏度干燥过夜；

(3)将上述产品转移到管式炉中，在氩气保护下350摄氏度条件下保温4小时，制得钴酸锰/氮掺杂碳；

(4)待自然冷却至室温后，将50毫克钴酸锰/氮掺杂碳分散于去离子水中，加入40毫升高锰酸钾溶液，其中含有高锰酸钾0.48克，50摄氏度下水浴反应120分钟，离心分离后，60摄氏度干燥过夜，获得钴酸锰/氮掺杂碳/二氧化锰复合材料。