[发明专利]球状碳@锰氧化物@碳@铁氧化物复合材料及制备与应用

说明书

本发明涉及一种球状碳@锰氧化物@碳@铁氧化物复合材料及制备与应用，制备方法包括以下步骤：(a)将间氨基苯酚与甲醛聚合，得到APF，将APF分散到含锰离子的水溶液中，进行第一次搅拌，后经过过滤、洗涤和干燥得到APF@Mn²⁺复合物；(b)将步骤(a)得到的APF@Mn²⁺复合物分散到乙醇、水和氨水的混合溶液中，再依次加入间氨基苯酚和甲醛，进行第二次搅拌，后经过过滤、洗涤和干燥得到APF@Mn²⁺@APF复合物；(c)将步骤(b)得到的APF@Mn²⁺@APF复合物分散到含铁离子的水溶液中，进行第三次搅拌，后经过过滤、洗涤和干燥得到APF@Mn²⁺@APF@Fe³⁺复合物；(d)将步骤(c)得到的APF@Mn²⁺@APF@Fe³⁺复合物置于惰性气氛中焙烧得到球状碳@锰氧化物@碳@铁氧化物复合材料。与现有技术相比，本发明工艺简单，成本低廉。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，具体涉及一种球状碳@锰氧化物@碳@铁氧化物复合材料及制备与应用。

背景技术

随着科技的发展，便携式电子产品有着良好的市场前景。考虑到当使用者携带便携式电子产品外出时，常会遇到无法充电的情况，因此，亟需开发出一种具有储电量高等特点的电极材料。

超级电容器是介于常规电容器与二次电池之间的储能器件，具有高输出功率和长循环寿命的优点，目前主要包括法拉第准电容超级电容器、双点层超级电容器和混合型超级电容器，由于金属氧化物在电极/溶液界面反应所产生的法拉第准电容要远大于碳材料的双点层电容，因此采用金属氧化物制备电极材料是新兴的研究方向，其中具备高理论电容量的简单过渡金属及过渡金属氧化物更是引起了广泛的关注。

CN106571243A公开了一种介孔氧化铁/氧化锰/碳复合纳米材料、制备方法及其应用。本发明将非离子表面活性剂、无机铁源、无机锰源、有机硅源和有机高分子聚合物在溶剂中混合，在水浴下搅拌形成均相溶液，随后倒入一反应容器中，在烘箱中进行交联，得到透明的膜状物；然后在惰性气氛下焙烧，得到氧化铁/氧化锰/二氧化硅/碳复合物；最后经碱洗涤除去二氧化硅，过滤、洗涤、干燥后，得到一种介孔氧化铁/氧化锰/碳复合纳米材料。该材料为氧化铁与氧化锰相互结合的产物，为混合物，氧化锰和氧化铁之间没有很清楚的界限。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种球状碳@锰氧化物@碳@铁氧化物复合材料及制备与应用，工艺简单，成本低廉，制备得到的复合材料为纳米级，且有较高的导电性，可以用作超级电容器的电极材料或者锂离子电池的电极材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种球状碳@锰氧化物@碳@铁氧化物复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(a)将间氨基苯酚与甲醛聚合，得到间氨基苯酚甲醛树脂球(M-aminophenolformaldehyde，记为APF)，将球状APF分散到含锰离子的水溶液中，进行第一次搅拌，后依次经过过滤、洗涤和干燥，得到APF@Mn²⁺复合物；

(b)将步骤(a)得到的APF@Mn²⁺复合物分散到乙醇、水和氨水的混合溶液中，再依次加入间氨基苯酚和甲醛，进行第二次搅拌，后依次经过过滤、洗涤和干燥，得到APF@Mn²⁺@APF复合物；

(c)将步骤(b)得到的APF@Mn²⁺@APF复合物分散到含铁离子的水溶液中，进行第三次搅拌，后依次经过过滤、洗涤和干燥，得到APF@Mn²⁺@APF@Fe³⁺复合物；

(d)将步骤(c)得到的APF@Mn²⁺@APF@Fe³⁺复合物置于惰性气氛中焙烧，得到球状碳@锰氧化物@碳@铁氧化物复合材料。