[发明专利]一种C@MnSe纳米管、制备方法及应用

说明书

本发明提供的一种C@MnSe空心纳米管、制备方法及应用，采用两次水热法合成C@MnSe空心纳米管复合材料，合成的工艺简单，易操作，且无毒；通过本方法合成的MnSe空心纳米管被多巴胺完全包覆且出现均匀的空心纳米管结构，纳米管的厚度很薄，且片层表面积较大，可以充分与电解液接触，增加K⁺的传输路径,提高电池的性能。加入的多巴胺碳化后可以缓解MnSe空心纳米管在充放电过程中的体积膨胀，同时加入碳材料可以提高材料的导电性能。

技术领域

本发明属于二次动力电池材料技术领域，具体涉及一种C@MnSe纳米管、制备方法及应用。

背景技术

近年来，资源的短缺引起了人们对开发高性能能量存储设备的关注，这些设备可以将其他能量转化为电能或有效地储存能量。作为一种有效的能源设备，锂离子电池(LIBs)已经广泛应用于便携式电子设备，并被应用于电动汽车(电动汽车)和混合动力电动汽车(hev)，这是由于它们具有高能量密度和长周期寿命的特点。但是由于其储量少和价格高，科学家将研究的方向拓展到了同一主族的金属钠和金属钾。钾离子电池氧化还原电位K⁺/K(-2.93V vs.NHE)接近于氧化还原的Li⁺/Li(-3.04V与NHE)低于Na⁺/Na(-2.71V与NHE)，使KIBs具有更大的研究潜能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种C@MnSe纳米管的制备方法及应用，制备所得大小均一的C@MnSe空心纳米管，该C@MnSe空心纳米管复合材料作为钾离子电池负极材料具有优异的储钾性能。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的一种C@MnO₂空心纳米管的制备方法，包括以下步骤：

S1、将高锰酸钾溶解在去离子水中得到溶液A，其中，高锰酸钾与去离子水的质量比为(187～250)：30；

S2、将浓盐酸溶解在溶液A中得到溶液B，其中，浓盐酸与溶液A中的高锰酸钾的质量比为7：(2～5)；

S3、将溶液B转移到反应釜中，进行烘干处理后在室温下自然冷却得到产物C；

S4、将产物C依次经过离心分离、洗涤和烘干处理后得到产物D；

S5、将三羟甲基氨基甲烷溶于去离子水中得到溶液I，其中，三羟甲基氨基甲烷与去离子水的质量比为(3～6):5；

S6、将多巴胺加入到溶液I中得到溶液J，多巴胺与S5中的去离子水的质量比为(2～4):5；

S7、将S4中的产物D加入到溶液J中搅拌均匀，得到混合溶液K，其中，产物D与S5中的去离子水的质量比为(2～4):5；

S8、将混合溶液K依次经过离心分离、洗涤和烘干处理后得到产物M；

S9、取产物M在惰性气氛中进行退火处理后，即得到C@MnO₂空心纳米管。

优选地，在30～600℃下退火处理3～6h。

一种C@MnO₂空心纳米管，基于制备方法制备所得。

一种C@MnSe空心纳米管的制备方法，将通过一种C@MnO₂空心纳米管的制备方法制备所得的C@MnO₂空心纳米管与硒粉按照1:2的质量比进行混合均匀，并在惰性气氛中进行退火处理得到C@MnSe空心纳米管。

优选地，在800℃下退火处理20～60min。

一种C@MnSe空心纳米管，基于一种C@MnSe空心纳米管的制备方法制备所得。