[发明专利]一种多孔径二氧化锰的制备方法

说明书

本发明提供一种多孔径二氧化锰的制备方法，包括以下步骤：S1)、醋酸锰凝胶A的制备；S2)、醋酸锰凝胶B的制备；S3)、醋酸锰凝胶C的制备；S4)、将醋酸锰凝胶A、醋酸锰凝胶B、醋酸锰凝胶C依次涂抹在石墨片上，然后晾干；S5)、加热得到多孔径二氧化锰，本发明通过直接将二氧化锰合成在片状石墨上，合成方法简单便捷，用不同孔径的淀粉分子为二氧化锰造孔，形成多孔径的二氧化锰；三级孔结构在加热的时候，孔径会移动，其中最表层的大孔向下移动，最里层的小孔向上移动，孔径通过移动和合并，会变得更加均匀，从而进一步增加了二氧化锰导电性变好；该合成方法利于保护环境，醋酸锰和淀粉都是简便易得的原料，可以用于大批量的工业生产。

技术领域

本发明涉及电化学领域，尤其是一种多孔径二氧化锰的制备方法。

背景技术

锰元素(Mn)在自然界中储量很高，占地壳中总元素的含量的0.13％，居所有元素中的第十位。锰原子的外层电子排布3d⁵4s²，因此其化合价可以在+2到+7之间变化。锰的常见价态为+2、+4、+7价等。锰元素具有资源丰富、价格低廉、价态可变、毒性低、环境友好、结构多样和电化学窗口较宽等特点，因此它在电化学领域极具发展潜力。

二氧化锰(MnO₂)被认为是一种资源丰富、价格低廉、环境友善、兼具双电层电容和法拉第赝电容两种电荷存储方式，理论比电容可达到1370F/g，具有替代二氧化钌潜力的优良电极材料。

二氧化锰不仅在电催化氧气析出反应，氧气还原反应表现出良好的反应活性，并且还被广泛地应用于分子/离子筛、催化剂、超级电容器以及金属-空气电池等领域，在锌锰电池中，其充当正极。

传统的合成二氧化锰的方法有液相还原法、溶胶-凝胶法、水热法以及模板法等，但是这些方法不仅合成步骤复杂，反应时间长，并且大量使用有机溶剂，能耗高，合成出来的二氧化锰由于内部无孔，比表面积较小，严重限制电子的自由移动，导电性不强，在锌锰电池的制造中需要进一步改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多孔径二氧化锰的制备方法。

本发明的技术方案为：一种多孔径二氧化锰的制备方法，包括以下步骤：

S1)、醋酸锰凝胶A的制备，将0.10～0.25mol/L的醋酸锰溶液与粒径为2～6μm的大米淀粉混合，在65～80℃条件下，用磁力搅拌机搅拌至均匀溶胶，得到醋酸锰凝胶A备用；

S2)、醋酸锰凝胶B的制备，将0.10～0.25mol/L的醋酸锰溶液与粒径为10～30μm的玉米淀粉混合，在65～80℃条件下，用磁力搅拌机搅拌至均匀溶胶，得到醋酸锰凝胶B备用；

S3)、醋酸锰凝胶C的制备，将0.10～0.25mol/L的醋酸锰溶液与粒径为40～80μm的马铃薯淀粉混合，在65～80℃条件下，用磁力搅拌机搅拌至均匀溶胶，得到醋酸锰凝胶C备用；

S4)、凝胶包覆石墨片，用匀胶机将醋酸锰凝胶A用旋转涂抹法涂抹在石墨片上，涂抹厚度为10～20μm，控制转速为25～30mPa·s，涂抹均匀后，自然晾干之后，用同样的转速继续涂一层厚度为20～30μm醋酸锰凝胶B，晾干，再用同样的转速涂抹一层厚度为30～40μm的醋酸锰凝胶C，然后晾干；

S5)、将步骤S4)晾干的石墨片放入马弗炉中，在温度为400～450℃的条件下下加热2～4h，得到多孔径二氧化锰。

进一步的，步骤S1)中，大米淀粉与醋酸锰溶液的质量比为1:20～1:10。

进一步的，步骤S1)中，大米淀粉的粒径为4μm。

进一步的，步骤S2)中，玉米淀粉与醋酸锰溶液的质量比为1:20～1:10。

进一步的，步骤S2)中，玉米淀粉的粒径为16μm。