一种纳米四氧化三锰的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米四氧化三锰的制备方法，其特征在于：采用废弃的香蕉皮为原料，风干切成小片，用水加温提取有效成分，再与高锰酸钾反应，过滤，干燥得到颗粒尺寸为10-80纳米、具有良好的电容特性及较高的储能特性的超级电容器的电极材料纳米四氧化三锰。本发明专利技术与现有技术相比，制备工艺简单、低成本、绿色环保、资源丰富，产品具有应用优势，有较好的经济效益、社会效益和生态效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超级电容器电极材料的制备方法，特别是一种纳米四氧化三锰的制备方法。
技术介绍
超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件，在移动通讯、信息技术、工业领域、消费电子、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景。在现有的超级电容器电极材料中，因四氧化三锰具有储量丰富、价格低廉、对环境友好及在中性电解液中表现出良好的电化学性能，而成为倍受关注的超级电容器电极材料。 纳米四氧化三锰因其具有较高的比表面积及较小的颗粒尺寸，而具有比块体材料（bulk materials）更好的电化学性能。目前，制备四氧化三锰的制备方法有溶胶-凝胶法、水热法、热分解法、沉淀法、微波辐射法等。但是，采这些方法通常需要特殊的设备，或需要高温或高能量，很难规模化制备。更重要的是，这些常规的方法制备四氧化三锰所采用的化学药品一般都有毒，或者具有腐蚀性，这对于环境及操作人员都是十分有害的。 近年来，采用一些天然植物或生物，如微生物、酶、真菌、水果、植物、农业废物的提取物（extract）为原料，制备金属或金属氧化物纳米颗粒成为热点。如Xie等人采用绿色海藻Chlorella vulgaris提取物合成银纳米片（Jianping Xie, Jim Yang Lee, Daniel I. C. Wang, Yen Peng Ting. Silver nanoplates: From biological to biomimetic synthesis [J]. ACS Nano, 2007, 1(5): 429-239）。Sathishkumar等人用Curcuma longa 提取物制备了氧化锆纳料颗粒（M. Sathishkumar, K. Sneha, Y.-S. Yun. Green fabrication of zirconia nano-chains using novel Curcuma longa tuber extract [J]. Materials Letters, 2013, 98: 242-245）。 香蕉是人类最喜爱的水果之一。根据不完全统计，世界上每年有超过100万吨的香蕉被消费，而香蕉皮却一般被丢弃。文献中有采用香蕉皮提取物来制备纳米材料的报道，如Venkateswarlu报道了采用香蕉皮提取物制备纳米Fe3O4，并研究了它的磁学特性（Sada Venkateswarlu, Y. Subba Rao, T. Balaji, B. Prathima, N. V. V. Jyothi. Biogenic synthesis of Fe3O4 magnetic nanoparticles using Plantain peel extract [J]. Materials Letters, 2013, 100: 241-244）；Bankar等人采用香蕉皮提取物制备了金与钯纳米颗粒（Ashok Bankar, Bhagyashree Joshi, Ameeta Ravi Kumar, Smita Zinjarde. Banana peel extract mediated synthesis of gold nanoparticles [J]. Colloids and surfaces B: biointerfaces. 2010, 80(1): 45-50与Ashok Bankar, Bhagyashree Joshi, Ameeta Ravi Kumar, Smita Zinjarde. Banana peel extract mediated novel route for the synthesis of palladium nanoparticles [J], Materials Letters. 2010, 64(18): 1951-1953）。 环保、循环利用是现在社会提倡的生活方式，因此环保的加工方式是人们急需的重大课题。然而，现有的纳米四氧化三锰加工方式复杂、成本较高、不环保等技术缺点，急需寻找一种具有加工简便、低成本、绿色环保制备纳米四氧化三锰的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有纳米四氧化三锰的制备方法的不足，采用废弃的香蕉皮为原料，制备具有良好的电容特性及较高的储能特性的超级电容器的电极材料，制备工艺简单、低成本、绿色环保的一种纳米四氧化三锰的制备方法。 本专利技术是这样实现的： 一种纳米四氧化三锰的制备方法，其特征在于：具体步骤： （1）将收集到的香蕉皮除杂，并用水清洗，然后在室温通风条件下风干一段时间，把风干后的香蕉皮切成小片，再将切成小片的香蕉皮放入一定比例的水中，并在一定的温度下回流一段时间，将其过滤得到香蕉皮提取物备用； （2）将步骤（1）的香蕉皮提取物逐滴加入到一定浓度的高锰酸钾溶液中反应，并同时不间断的搅拌，过滤得到沉淀物备用； （3）将步骤（2）的沉淀物在一定温度下烘干得到纳米四氧化三锰。 以上步骤（1）所述的风干控制时间为2-5天。 以上步骤（1）所述的一定比例的水为控制水与香蕉皮片的重量比为10-30:1，所述的水为去离子水。 以上步骤（1）所述的回流控制温度为85-95℃，时间为5-10小时。 以上步骤（2）所述的搅拌控制时间为3-5小时。 以上步骤（2）所述的反应投料控制香蕉皮提取物5-15重量份，高锰酸钾溶液85-95重量份，所述的高锰酸钾溶液是由0.5-10份高锰酸钾与90-99.5份去离子水制备而得。 以上步骤（3）所述的烘干控制温度是55-65℃。 本专利技术的优点和积极效果： 1、本专利技术采用废弃的香蕉皮作为原材料来制备纳米四氧化三锰，为循环利用废弃的香蕉皮又增加了一种利用方式，使得资源能够更加充分的利用。 2、本专利技术采用香蕉皮提取物作为还原剂和稳定剂用于制备纳米四氧化三锰，制得的四氧化三锰颗粒经过检测尺寸为10-80纳米，纳米四氧化三锰颗粒因具有良好的电容特性及较高的储能特性，可用作为超级电容器的电极材料。 3、本专利技术相对现有技术的纳米四氧化三锰的制备方法，具有加工简单、低成本、绿色环保、资源丰富等优点，电极材料更有应用优势，具有较好的经济效益、社会效益和生态效益。 附图说明 图1是本专利技术实施例1制备得的四氧化三锰的X射线衍射图； 图2是本专利技术实施例1制备得的纳米四氧化三锰粉体的扫描电镜图片； 图3是本专利技术实施例1制备得的纳米四氧化三锰所制得的电极在0.5 M Na2SO4中的循环伏安曲线； 图4是本专利技术实施例1制备得的纳米四氧化三锰所制得的电极在0.5 M Na2SO4中的计时电位曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米四氧化三锰的制备方法，其特征在于：具体步骤：（1）将收集到的香蕉皮除杂，并用水清洗，然后在室温通风条件下风干一段时间，把风干后的香蕉皮切成小片，再将切成小片的香蕉皮放入一定比例的水中，并在一定的温度下回流一段时间，将其过滤得到香蕉皮提取物备用；（2）将步骤（1）的香蕉皮提取物逐滴加入到一定浓度的高锰酸钾溶液中反应，并同时不间断的搅拌，过滤得到沉淀物备用；（3）将步骤（2）的沉淀物在一定温度下烘干得到纳米四氧化三锰。

【技术特征摘要】
1.一种纳米四氧化三锰的制备方法，其特征在于：具体步骤：
（1）将收集到的香蕉皮除杂，并用水清洗，然后在室温通风条件下风干一段时间，把风干后的香蕉皮切成小片，再将切成小片的香蕉皮放入一定比例的水中，并在一定的温度下回流一段时间，将其过滤得到香蕉皮提取物备用；
（2）将步骤（1）的香蕉皮提取物逐滴加入到一定浓度的高锰酸钾溶液中反应，并同时不间断的搅拌，过滤得到沉淀物备用；
（3）将步骤（2）的沉淀物在一定温度下烘干得到纳米四氧化三锰。
2.根据权利要求1所述的纳米四氧化三锰的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的风干控制时间为2-5天。
3.根据权利要求1所述的纳米四氧化三锰的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的一定比例的水为控制水与...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜东亮，徐华蕊，朱归胜，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45