一种花状钴酸锰及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种花状钴酸锰及其制备方法，属于无机过渡金属氧化物材料合成领域。花状钴酸锰由纳米片和实心核体共同组装形成。本发明专利技术提供的花状钴酸锰通过以下方法制得：将醋酸钴和醋酸锰溶于乙二醇中，加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，搅拌均匀形成混合溶液；然后将混合溶液加入反应釜进行溶剂热反应，在溶剂热反应结束后通过分离、洗涤得到产物，然后得到的产物进行焙烧得到花状钴酸锰。本发提供的该制备工艺方法简便、过程简捷，易于实施。

Flower like manganese cobalt and preparation method thereof

The invention provides a flower like manganese cobalt and a preparation method thereof, which belongs to the field of inorganic transition metal oxide material synthesis. The flower like manganese cobalt oxide by nanosheets and solid nuclei together assembled. The flower like manganese cobalt oxide provided by the invention is prepared through the following steps: cobalt acetate and manganese acetate dissolved in ethylene glycol, adding twelve sodium dodecyl sulfate surfactant, stirring to form a mixed solution; the mixed solution is added into the reaction kettle through the solvothermal reaction at the end of the solvothermal reaction after separation and washing to obtain the product, then the product was obtained by calcining the flowerlike cobalt manganese. The preparation method provided by the invention is simple, the process is simple and easy to implement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机过渡金属复合氧化物材料合成
，尤其涉及一种花状钴酸锰及其制备方法。
技术介绍
尖晶石结构钴锰复合金属氧化物如钴酸锰(MnCo2O4)以其优异的电、磁性能在磁性半导体、锂离子电池电极材料、超级电容器电极材料等领域有巨大的应用潜力。众所周知，材料的形貌和微观结构对其理化性能的影响至关重要。因此，不同形貌的钴酸锰材料已被相继合成，如具有一维、二维或三维结构的纳米线、纳米片、多孔微球、核壳微球、中空球等。尤其是，具有花状结构的钴酸锰材料预期在锂离子电池或超级电容器电极材料领域具有较大的应用前景。这是因为花状结构有利于电极材料与电解液的充分接触，减少电荷或离子在电解液与电极材料之间的扩散阻力，从而提高电极材料的电化学储能性能。因此，花状钴酸锰材料及其合成成为储能电极材料的研究热点之一。Wu等人以硫酸钴和硫酸锰为原料，草酸钠为沉淀剂，通过共沉淀法合成了由纳米棒组装形成的花状钴酸锰材料，并用于钠离子电池的负极材料(X.Wu,W.Wu,K.Wang,W.Chen,D.He,Mater.Lett.2015,147,85)。Yang等人以纳米氧化硅球为模板，采用水热沉淀法合成了花状钴酸锰和碳的复合材料(L.Li,F.He,S.Gai,S.Zhang,P.Gao,M.Zhang,Y.Chen,P.Yang,CrystEngComm,2014,16,9873.)。综上所述，目前所报道的花状钴酸锰材料其组成结构为纳米棒,或者以空心碳球为异质核，钴酸锰纳米片分散在其表面组装形成花状结构。此外，现有花状钴酸锰材料的合成方法过于复杂，步骤繁琐或者需精确调控沉淀剂与钴锰元素的比例，因此，具有新颖的花状结构的钴酸锰材料及其简捷、高效的合成方法仍然是该领域的技术难题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术主要解决的技术问题为提供一种花状钴酸锰及其制备方法，提供新型结构的花状钴酸锰及解决现有花状钴酸锰制备方法过于繁琐复杂的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种花状钴酸锰，所述花状钴酸锰的花状结构由纳米片和实心核体组装形成。在本专利技术的一种实施例中，所述纳米片排列在所述实心核表面并相互交织。在本专利技术的一种实施例中，所述纳米片片层平均厚度为5nm～60nm，所述实心核体平均尺寸为0.1μm～1.0μm。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种如上所述的花状钴酸锰的制备方法，包括：将醋酸钴和醋酸锰溶于乙二醇中，加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，搅拌均匀形成混合溶液；将所述混合溶液加入反应釜进行溶剂热反应；溶剂热反应结束后通过分离、洗涤得到产物，将所述产物进行焙烧得到花状钴酸锰。在本专利技术的一种实施例中，所述溶剂热反应的反应温度为140℃～200℃，所述溶剂热反应的反应时间为1小时～24小时。在本专利技术的一种实施例中，所述溶剂热反应的反应温度为160℃～190℃，所述溶剂热反应的反应时间为6小时～15小时。在本专利技术的一种实施例中，将所得产物进行焙烧为：将所得产物在300℃～400℃下焙烧1.5小时至3小时。在本专利技术的一种实施例中，所述混合溶液中钴离子与锰离子的摩尔比为2.0，钴离子的浓度为35mmol/l～150mmol/l，所述混合溶液中钴离子和十二烷基硫酸钠的摩尔比为0.5～2.5。在本专利技术的一种实施例中，所述混合溶液中钴离子的浓度为35mmol/l～100mmol/l，所述钴离子和十二烷基硫酸钠的摩尔比为0.5～1.5。在本专利技术的一种实施例中，所述混合溶液中钴离子的浓度为50mmol/l～90mmol/l，所述钴离子和十二烷基硫酸钠的摩尔比为1.0～1.5。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所提供的花状钴酸锰由纳米片和实心核体共同组装形成，即纳米片排列在固体核表面并相互交织形成花状结构，该结构不同于目前一维纳米棒或二维纳米片组装形成的花状钴酸锰材料。本专利技术提供的花状钴酸锰通过以下方法制得：将醋酸钴和醋酸锰溶于乙二醇中，加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，搅拌均匀形成混合溶液；然后将混合溶液加入反应釜进行溶剂热反应，在溶剂热反应结束后通过分离、洗涤得到产物，然后得到的产物进行焙烧得到花状钴酸锰。本发提供的该制备工艺方法简答、过程简洁，易于实施。进一步的，本专利技术可通过控制钴盐与表面活性剂的摩尔比、溶剂热反应温度和时间来调控钴酸锰的结构和形貌，调控条件和手段易于实施，产品形貌重现性好。进一步的，本专利技术所制备的花状钴酸锰材料以其独特的组装结构，可在锂离子电池或超级电容器等储能领域预期有助于实现与电解液的充分接触，减少电荷或离子在电解液与电极材料之间的扩散阻力，提高花状钴酸锰电极材料的电化学储能性能。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的花状钴酸锰制备方法流程示意图；图2为本专利技术实施例二得到的花状钴酸锰的XRD谱图；图3为本专利技术实施例二得到的花状钴酸锰的SEM图；图4为本专利技术实施例二得到的花状钴酸锰的TEM图；图5为本专利技术实施例二得到的花状钴酸锰的氮气吸附/脱附等温线图。具体实施方式本专利技术提供的花状钴酸锰由纳米片和实心核体共同组装形成，即纳米片排列在固体核表面并相互交织形成花状结构，并非一维纳米棒或二维纳米片组装形成的花状钴酸锰材料。本专利技术通过以下方法制得：将醋酸钴和醋酸锰溶于乙二醇中，加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，搅拌均匀形成混合溶液；然后将混合溶液加入反应釜进行溶剂热反应，在溶剂热反应结束后通过分离、洗涤得到产物，然后得到的产物进行焙烧得到花状钴酸锰。下面结合实施例对本专利技术的进一步详细描述。实施例一：实施例提供的花状钴酸锰的花状结构由纳米片和实心核体组装形成。纳米片排列在实心核表面并相互交织。本实施例中的纳米片片层平均厚度为5nm～60nm，例如纳米片片层平均厚度取5nm、10nm、15nm、30nm、60nm等等，具体厚度可根据具体需求制备；本实施例中实心核体平均尺寸为0.1μm～1.0μm，具体的实心核体平均尺寸可取为0.1μm、0.3μm、0.5μm、0.7μm、1.0μm等等。本实施例还提供了一种制备如上所述的花状钴酸锰的方法，请参见图1所示，包括：步骤101：将醋酸钴和醋酸锰溶于乙二醇中，加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，搅拌均匀形成混合溶液；步骤102：将得到的混合溶液加入反应釜进行溶剂热反应；步骤103：溶剂热反应结束后通过分离、洗涤得到产物，将得到的产物进行...

【技术保护点】
一种花状钴酸锰，其特征在于，所述花状钴酸锰的花状结构由纳米片和实心核体组装形成。

【技术特征摘要】
1.一种花状钴酸锰，其特征在于，所述花状钴酸锰的花状结构由纳米片和
实心核体组装形成。
2.如权利要求1所述的花状钴酸锰，其特征在于，所述纳米片排列在所述
实心核表面并相互交织。
3.如权利要求1或2所述的花状钴酸锰，其特征在于，所述纳米片片层平
均厚度为5nm～60nm，所述实心核体平均尺寸为0.1μm～1.0μm。
4.如权利要求1-3任一项所述的花状钴酸锰的制备方法，其特征在于，包
括：
将醋酸钴和醋酸锰溶于乙二醇中，加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，搅拌
均匀形成混合溶液；
将所述混合溶液加入反应釜进行溶剂热反应；
溶剂热反应结束后通过分离、洗涤得到产物，将所述产物进行焙烧得到花
状钴酸锰。
5.如权利要求4所述的花状钴酸锰的制备方法，其特征在于，所述溶剂热
反应的反应温度为140℃～200℃，所述溶剂热反应的反应时间为1小时～24
小时。
6.如权利要求5所述的花状钴酸锰的制备方法，其特征在于，所述溶剂热<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘爱凤，车红卫，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：河北;13