膨胀石墨基二氧化锰复合材料的制备方法技术

技术编号:7597108 阅读:253 留言:0更新日期:2012-07-21 21:41
本发明专利技术涉及一种膨胀石墨基二氧化锰复合材料的制备方法,通过直接使用石墨原料与二价锰反应生成膨胀石墨基二氧化锰复合材料,膨胀石墨与二氧化锰一步合成,避免了制备膨胀石墨等繁杂的操作步骤,反应过程中用于调节pH的酸的用量较少,也无需大量的强氧化剂,工艺简单,原料用料少,对环境污染小、成本低,同时,由于是一步合成,原料利用率及产率都较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学材料的制备领域,尤其涉及一种。
技术介绍
超级电容器又被叫做超大容量电化学电容器,是一种介于普通电容器和二次电池之间的新型储能装置。超级电容器存储的能量密度为传统电容器的10倍以上,与电池相比,具有更高的功率密度、充放电时间短、充放电效率高、循环使用寿命长等优点,同时超级电容器还具有工作温度范围宽(_40°C 75°C ),可靠性好,节能能源和绿色环保等特点,因此可被广泛用作微机的备用电源、太阳能充电器、报警装置、家用电器、照相机闪光灯和飞机的点火装置等。超级电容器的基本要求为容量大、体积小、能量密度和功率密度高。根据能量密度公式E = 1/2CU2可知,要提高能量密度,可通过提高比电容的方式来达到,其中比电容主要与其电极材料有关。传统的电极材料主要是金属氧化物,如二氧化锰。二氧化锰电极具有高比电容、循环性好的优点。但二氧化锰作电极的电容器普遍存在电阻过大的问题,需要以一定的方式将碳等辅助材料加入到电极材料中来提高材料的电导率,提高电容器的性能。膨胀石墨是一种由天然石墨制得的疏松多孔材料,具有低密度、较高的比表面积及良好的导电性能等众多优良特性。因此,可以利用二氧化锰的高比电容和良好的循环性及膨胀石墨的良好导电性能,将膨胀石墨与二氧化锰结合形成新型的复合材料。传统的膨胀石墨基复合材料的制备方法都是通过先制备出膨胀石墨,再以膨胀石墨为原料反应制得复合材料,需要大量的强酸和强氧化剂物质,工艺操作复杂、原料用量大,成本高。
技术实现思路
基于此,有必要提供一种操作简单、成本较低的。一种,包括如下步骤提供二价锰离子化合物、硝酸铵及石墨原料,配置成含二价锰离子、硝酸铵及石墨的悬浊液;调节悬浊液的酸碱度至PH值为0 2,并将悬浊液加热至150 200摄氏度下反应4 12小时;冷却反应后的悬浊液,过滤,收集沉淀物;洗涤并干燥沉淀物;对干燥后的沉淀物进行煅烧处理, 得到膨胀石墨基二氧化锰复合材料。在优选的实施方式中,二价锰离子化合物为二价锰盐。进一步优选的,二价锰盐为硫酸锰、碳酸锰、磷酸锰、硝酸锰及氯化锰中的至少一种。在优选的实施方式中,石墨原料为天然鳞片石墨。在优选的实施方式中,悬浊液中硝酸铵的浓度为4 12mol/L。在优选的实施方式中,悬浊液中二价锰离子与硝酸铵的摩尔比为1 60 100。在优选的实施方式中,将悬浊液加热至150 200摄氏度下反应4 12小时是将悬浊液置于水热反应釜中,在150 200摄氏度下进行水热反应4 12小时。 在优选的实施方式中,洗涤是首先使用蒸馏水洗涤沉淀物至PH值为6 7,然后使用无水乙醇洗涤1 3次。在优选的实施方式中,干燥的温度为40 100摄氏度,干燥的时间为0. 5 6小时。在优选的实施方式中,煅烧的温度为300 500摄氏度,煅烧的时间为1 5小时。上述制备方法直接使用石墨原料与二价锰反应生成膨胀石墨基二氧化锰复合材料,膨胀石墨与二氧化锰一步合成,避免了制备膨胀石墨等繁杂的操作步骤,反应过程中用于调节PH的酸的用量较少,也无需大量的强氧化剂,工艺简单,原料用料少,对环境污染小、成本低,同时,由于是一步合成,原料利用率及产率都较高。附图说明图1为一实施方式的膨胀石墨基二氧化锰复合材料的制备流程图;图2为实施例3制备的膨胀石墨基二氧化锰复合材料的电镜扫描图。具体实施方式下面主要结合附图及具体实施例对作进一步详细的说明。如图1所示,一实施方式的,包括如下步骤步骤SllO 提供二价锰离子化合物、硝酸铵及石墨原料,配置成含二价锰离子、硝酸铵及石墨的悬浊液。首先将二价锰离子化合物与硝酸铵按摩尔比为1 60 100的比例混合配置成含二价锰离子的混合溶液,混合溶液中硝酸铵的浓度为4 12mol/L,然后将石墨原料分散于该混合溶液中,搅拌,形成分散均勻的悬浊液。其中,二价锰离子化合物可以为硫酸锰、碳酸锰、磷酸锰、硝酸锰或氯化锰等二价锰盐,或者含二价锰离子的络合物材料等。石墨优选天然鳞片石墨,取材简便,成本低。优选的,混合溶液中硝酸铵的浓度为8 12mol/L ;进一步优选的,混合溶液中硝酸铵的浓度为9mol/L。优选的,二价锰离子化合物与硝酸铵按摩尔比为1 70 90。步骤S120 调节悬浊液的酸碱度至pH值为0 2,并将悬浊液加热至150 200 摄氏度下反应4 12小时。本实施方式中,首先使用硝酸、磷酸、盐酸或硫酸等无机酸调节悬浊液的酸碱度至 PH为0 2,然后将强酸性的悬浊液置于水热反应釜中,在150 200摄氏度下反应进行水热反应4 12小时。优选的,水热反应的温度为160 180摄氏度,反应时间为4 8小时;进一步优选的,水热反应的温度为180摄氏度,反应时间为8小时。硝酸铵在强酸的环境下可作为氧化催化剂,催化二价锰离子的发生氧化反应,反应效率较高,可以避免使用繁杂的催化氧化系统,成本低,且还原产物易清除。步骤S130 将反应产物冷却至室温,过滤,收集沉淀物。步骤S140 洗涤并干燥沉淀物首先使用蒸馏水洗涤沉淀物至pH为6 7,再使用无水乙醇洗涤1 3次。优选的,干燥的温度为40 100摄氏度,干燥的时间为0. 5 6小时。步骤S150 对干燥后的沉淀物进行煅烧处理,得到膨胀石墨基二氧化锰复合材料。将步骤S140中的干燥产物转移至坩埚中,于300 500摄氏度下煅烧1 5小时, 使石墨原料充分膨胀,生成膨胀石墨基二氧化锰材料。优选的,煅烧温度为350摄氏度,煅烧时间为2小时,煅烧于惰性气体或N2氛围中进行。上述制备方法直接使用石墨原料与二价锰反应生成膨胀石墨基二氧化锰复合材料,膨胀石墨与二氧化锰一步合成,避免了制备膨胀石墨等繁杂的操作步骤,反应过程中用于调节PH的酸的用量较少,也无需大量的强氧化剂,工艺简单,原料用料少,对环境污染小、成本低,同时,由于是一步合成,原料利用率及产率都较高。以下为具体实施例部分实施例1本实施例的膨胀石墨基MnA复合材料的制备方法,包括如下步骤(1)将硝酸锰与硝酸铵配制成混合溶液,混合溶液中硝酸铵的浓度为9mol/L,硝酸锰与硝酸铵的摩尔比为1 80,将0.5005g天然鳞片石墨分散于上述混合溶液中,搅拌形成分散均勻的悬浊液;(2)加入硝酸调节悬浊液的酸碱度至pH值为0 2,再将该悬浊液转入水热反应釜中,在180°C温度下,水热反应8小时;(3)将反应后的悬浊液自然冷却至室温,过滤分离出沉淀物;(4)用蒸馏水洗涤沉淀物至pH值为6 7,最后用无水乙醇洗涤2次;再将沉淀物在60°C干燥温度下于真空干燥箱中干燥2小时;(5)将干燥后的沉淀转移至坩埚中,于350°C煅烧温度下保温2小时,得到膨胀石墨基MnA复合材料。实施例2本实施例的膨胀石墨基MnA复合材料的制备方法,包括如下步骤(1)将硫酸锰与硝酸铵配制成混合溶液,混合溶液中硝酸铵的浓度为4mol/L,硫酸锰与硝酸铵的摩尔比为1 60,将0.5000g天然鳞片石墨分散于上述混合溶液中,搅拌形成分散均勻的悬浊液;(2)加入盐酸调节悬浊液的酸碱度至pH值为0 2,再将该悬浊液转入水热反应釜中,在150°C温度下,水热反应4小时;(3)将反应后的悬浊液自然冷却至室温,过滤分离出沉淀物;(4)用蒸馏水洗涤沉淀物至pH值为6 7,最后用无水乙醇洗涤2次;再将沉淀物在50°C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:周明杰邓惠仁王要兵
申请(专利权)人:海洋王照明科技股份有限公司深圳市海洋王照明技术有限公司
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1
相关领域技术