一种多级结构核壳氧化锰材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多级结构核壳氧化锰材料的制备方法，包括以下步骤：将锰源加入到酸溶液中搅拌，再加入碳球，将溶液转移到反应釜中进行水热反应，反应后产物用去离子水洗涤，最后将产品烘干，即得到呈花瓣状或海胆状的多级结构的核壳二氧化锰。与现有技术相比，本发明专利技术采用溶剂热辅助的氧化还原的合成法，用稀酸为溶剂，核壳的碳材料为模板，高锰酸钾为锰源，通过控制氧化还原法反应速率及还原时间，制备花瓣状及海胆状多级结构的核壳二氧化锰，催化剂制备方法简单，在制备过程可以高效复制模板的结构，该材料在催化储能方面有着潜在的应用前景。

Preparation method of multi-stage structure core shell manganese oxide material

The invention relates to a preparation method of multistage core-shell manganese oxide material, which comprises the following steps: adding manganese source into acid solution, stirring, adding carbon balls, transferring the solution to a reaction kettle for hydrothermal reaction, washing the product with deionized water after the reaction, and finally drying the product to obtain petal-shaped or sea urchin-shaped. The multi-stage structure of core-shell manganese dioxide. Compared with the prior art, the method adopts the solvent-thermal assisted oxidation-reduction synthesis method, uses dilute acid as solvent, core-shell carbon material as template, potassium permanganate as manganese source, and by controlling the reaction rate and reduction time of the oxidation-reduction method, the petal-like and sea urchin-like multistage core-shell manganese dioxide is prepared, and the catalyst preparation formula is prepared. The method is simple, and the template structure can be efficiently copied in the preparation process. The material has potential applications in catalytic energy storage.

【技术实现步骤摘要】
一种多级结构核壳氧化锰材料的制备方法
本专利技术涉及催化及储能领域，具体涉及一种多级结构核壳氧化锰材料的制备方法。
技术介绍
随着现代社会的飞速发展，能源与环境问题越来越突出。纳米科技的飞速发展为解决能源与环境危机提供了无尽的机遇与广阔的前景。锰氧化物的优异性质使得它在催化、吸附、离子交换、通讯、微波铁氧体、软磁铁氧体、气敏、湿敏等诸多领域都有广泛的应用。但目前国际上对氧化锰制备方法和结构的研究还存在不足，比如，在制备大比表面积、高热稳定性以及结构形貌和尺寸可控的氧化锰等方面仍然面临很大的挑战，同时氧化锰的功能(光、电、催化以及吸附性能等)有待于进一步探索和开发。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术所存在的缺陷和市场需求，提供一种简单易行、成本低廉的多级结构核壳氧化锰材料的制备方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种多级结构核壳氧化锰材料的制备方法，包括以下步骤：将锰源加入到酸溶液中搅拌，再加入碳球，将溶液转移到反应釜中进行水热反应，反应后产物用去离子水洗涤，最后将产品烘干，即得到呈花瓣状或海胆状的多级结构的核壳二氧化锰。优选地，所述锰源为高锰酸钾。优选地，所述碳球为核壳结构的碳材料。优选地，所述锰源与碳球的摩尔比为0.05-10：1，其最佳比例为2:1。优选地，水热反应的温度为60-100℃，进一步优选为80℃，反应时间为0.5-48h。优选地，反应时间为2h时，产品为海星状核壳结构；反应时间为10h时，产品为花瓣状核壳结构；反应时间为15h时，产品为海胆状核壳结构。优选地，所述酸溶液的浓度为0.01N-5N，进一步优选为0.5-1N。优选地，所述酸溶液选自硫酸、盐酸、硝酸、磷酸或醋酸的一种，进一步优选为硫酸。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及突出效果：本专利技术采用溶剂热辅助的氧化还原的合成法，用稀酸为溶剂，核壳的碳材料为模板，高锰酸钾为锰源，通过控制氧化还原法反应速率及还原时间，制备花瓣状及海胆状多级结构的核壳二氧化锰。催化剂制备方法简单，在制备过程可以高效复制模板的结构。该材料在催化储能方面有着潜在的应用前景。所使用的化学试剂均为常用试剂、廉价易得，与目前需要用各种醇类及表面活性剂来控制氧化钛结构的醇热法相比，制备工艺简单、操作方便，高效的结构可控。附图说明图1为实施例1制得的多级结构核壳氧化锰材料的XRD图谱；图2为实施例1制得海星状核壳氧化锰材料的FESEM图谱；图3为实施例1制得海星状核壳氧化锰材料的TEM图谱；图4为实施例2制得花瓣状核壳氧化锰材料的FESEM图谱；图5为实施例2制得花瓣状核壳氧化锰材料的TEM图谱；图6为实施例3制得海胆状核壳氧化锰材料的FESEM图谱；图7为实施例3制得海胆状核壳氧化锰材料的TEM图谱。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1将0.5g高锰酸钾溶于80ml(1N)的稀硫酸溶液中，搅拌一段时间，高锰酸钾完全溶解后，再加入等物质的量的核壳结构的碳材料(球碳)，将溶液转移到100ml的反应釜中，在80℃条件下反应2h，用去离子水洗涤数次，最后将样品置于80℃真空烘箱中干燥，即得海星状核壳结构的MnO2。产品通过以下手段进行结构表征：采用在日本理学RigakuD/Max-RB型X射线衍射仪上测量的X射线衍射进行样品的结构分析；采用日本HitachiS-4800型扫描电子电镜获得的扫描电镜照片；采用日本JEOLJEM-2100型透射电子显微镜获得的透射电镜照片。图1为实施例1所制得的多级结构核壳氧化锰材料的XRD图谱，图中各衍射峰随时间的延长而变化，表明样品中在反应过程中，结构改变的过程中，伴随着晶型的变化，图2为实施例1所制得海星状核壳氧化锰材料的FESEM图谱，图3为实施例1所制得海星状核壳氧化锰材料的TEM图谱。实施例2与实施例1不同之处仅在于反应时间不同，实施例2反应时间为10h，所得产品为花瓣状核壳结构。图4为实施例2所制得花瓣状核壳氧化锰材料的FESEM图谱，图5为实施例2所制得花瓣状核壳氧化锰材料的TEM图谱。实施例3与实施例1不同之处仅在于反应时间不同，实施例3反应时间为15h，所得产品为海胆状核壳结构。图6为实施例3制得海胆状核壳氧化锰材料的FESEM图谱；图7为实施例3制得海胆状核壳氧化锰材料的TEM图谱。以上所述为本专利技术的较佳实施例而已，但本专利技术不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本专利技术所公开的原理下完成的等效或修改，都落入本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级结构核壳氧化锰材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锰源加入到酸溶液中搅拌，再加入碳球，将溶液转移到反应釜中进行水热反应，反应后产物用去离子水洗涤，最后将产品烘干，即得到多级结构核壳氧化锰材料。

【技术特征摘要】
1.一种多级结构核壳氧化锰材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锰源加入到酸溶液中搅拌，再加入碳球，将溶液转移到反应釜中进行水热反应，反应后产物用去离子水洗涤，最后将产品烘干，即得到多级结构核壳氧化锰材料。2.根据权利要求1所述的一种多级结构核壳氧化锰材料的制备方法，其特征在于，所述锰源为高锰酸钾。3.根据权利要求1所述的一种多级结构核壳氧化锰材料的制备方法，其特征在于，所述碳球为核壳结构的碳材料。4.根据权利要求1所述的一种多级结构核壳氧化锰材料的制备方法，其特征在于，所述锰源与碳球的摩尔比为0.05-10：1。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞振锋，许振民，曹锋雷，李魏，李和兴，
申请(专利权)人：上海师范大学，湖州织里创塑塑料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31