钠插层二氧化锰/石墨烯双壳空心微球材料及其制备方法和应用技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钠插层二氧化锰/石墨烯钠插层双壳空心微球材料及其制备方法和超级电容器电化学储能应用，属于新材料新能源领域。
技术介绍
面临化学能源日渐枯竭、环境污染日益严重、地球温室效应不断加剧等问题，新能源开发、节能减排、环境保护等新型技术的开发已成为人类极其重要和迫切的课题。新能源产业在国民经济中扮演着越来越重要的角色。随着风力发电、光伏发电、可移动电子设备等领域的快速发展，高性能储能器件已经逐渐成为新能源转化和利用的技术瓶颈。电化学电容器作为一种新型的储能器件，具有功率密度高、静电容量高和循环寿命比锂离子电池更长的优点，有望在新能源汽车、太阳能、风能等领域得到广泛的应用。高性能的电化学超级电容器可以应用于电动自行车、纯电动力或混合动力汽车的新能源动力装置，还可以拓展到太阳能、风能等可再生资源，形成我国绿色新能源产业的有机整体。目前用于超级电容器的电极材料主要是高比表面积的活性炭材料。二氧化锰因作为一种极具发展潜力的超级电容器材料具有价格低廉、环境有好、多种氧化形态、电位窗口较宽等优点已越来越受到人们的关注。二氧化猛的理论比电容约为1200F·g-1,但二氧化锰是一种半导体材料,其较低的电导率只有10-6～10-5s·m-1，实际比电容通常仅约为理论值10～20％(100-200F·g-1)。通过高电导性稳定性好的炭材料与二氧化锰复合来提高其电容性能。碳材料中石墨烯的结构独特、性能优异。将二氧化锰分散在石墨烯表面<...
【技术保护点】
一种钠插层二氧化锰/石墨烯双壳空心微球材料，其特征在于：包括石墨烯内壳层(1)和钠插层二氧化锰外壳层(2)，所述的钠插层二氧化锰外壳层(2)覆盖在石墨烯层内壳层(1)的表面，形成钠插层二氧化锰/石墨烯双壳空心微球材料，其具有自支撑的空心球型特征；所述的钠插层二氧化锰外壳层(2)具有薄片层组装而成的絮状结构，形成外壳层；所述的石墨烯内壳层(1)具有层层堆积而成的叠加结构，形成内壳层。
【技术特征摘要】
1.一种钠插层二氧化锰/石墨烯双壳空心微球材料，其特征在于：包括石墨烯内壳层
(1)和钠插层二氧化锰外壳层(2)，所述的钠插层二氧化锰外壳层(2)覆盖在石墨烯
层内壳层(1)的表面，形成钠插层二氧化锰/石墨烯双壳空心微球材料，其具有自支撑
的空心球型特征；所述的钠插层二氧化锰外壳层(2)具有薄片层组装而成的絮状结构，
形成外壳层；所述的石墨烯内壳层(1)具有层层堆积而成的叠加结构，形成内壳层。
2.根据权利要求1所述的钠插层二氧化锰/石墨烯双壳空心微球材料，其特征在于：
所述的钠插层二氧化锰外壳层(2)覆盖在石墨烯层内壳层(1)的表面，形成自支撑的
空心球型特征；所述双壳空心微球材料的内直径范围为500-600nm，钠插层二氧化锰外
壳层厚度范围为140-200nm，石墨烯内壳层厚度范围为70-80nmnm。
3.根据权利要求1所述的钠插层二氧化锰/石墨烯双壳空心微球材料，其特征在于：
所述的钠插层二氧化锰是指通过化学反应或者电化学反应作用，钠离子沿着层间进入层
状二氧化锰的深层，形成钠离子预插入二氧化锰，钠插层二氧化锰具有可逆嵌入/脱嵌钠
离子或锂离子的性能。
4.权利要求1、2或3所述的钠插层二氧化锰/石墨烯双壳空心微球材料的制备方法，
其特征在于，包括以下步骤：
(1)合成二氧化锰/石墨烯双壳空心微球：通过表面静电吸附作用，在聚苯乙烯微
球表面沉积氧化石墨烯层，制备氧化石墨烯/聚苯乙烯核壳结构微球；再采用水热还原反
应方法，还原处理氧化石墨烯，生成石墨烯/聚苯乙烯核壳结构微球；采用原位氧化还原
反应方法，利用苯甲醇和高锰酸钾反应，制备二氧化锰/石墨烯/聚苯乙烯核壳壳结构的
微球；最后采用溶解腐蚀反应方法，去除聚苯乙烯微球模板，得到所述二氧化锰/石墨烯
双壳空心微球材料；
(2)合成钠插层二氧化锰/石墨烯双壳空心微球：
采用电沉积插层反应方法，所述的二氧化锰/石墨烯双壳空心微球为工作电极，以硫
酸钠和醋酸锰为电解质溶液，采用差分脉冲伏安法，在设定的电势窗范围内进行电沉积
插层反应，合成钠插层二氧化锰/石墨烯双壳空心微球；
或者采用固相合成反应方法，所述的二氧化锰/石墨烯双壳空心微球与氢氧化钠按一
定的锰/钠摩尔比分散于乙醇-水混合溶剂中超声处理，充分混合均匀，逐渐蒸发溶剂，
高温煅烧热处理后得到固体粉...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢一兵，林金中，冀静静，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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