一种层状MnO2的制备方法技术

本申请实施例提供一种层状MnO2的制备方法，属于储能材料制造领域。层状MnO2的制备方法包括将锰源和碱性金属化合物的混合物进行煅烧，得到的煅烧产物包括层状MnO2，该制备方法能够在一定程度上解决当前制备方法存在的工艺复杂、成本高、产量小以及难以实现工业化等问题。等问题。等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种层状MnO2的制备方法


[0001]本申请涉及储能材料制造领域，具体而言，涉及一种层状MnO2的制备方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，锰氧化物因其资源丰富、价格低廉、环保性好等优点而备受关注。其中，层状MnO2作为一种典型的层状锰氧化物，其片层由锰氧八面体MnO6共边构成，层间由Li
+
、Na
+
、K
+
及水分子等相互占据填充，由于其特殊的层状结构，其层间容易脱插其他离子或分子，使其具有良好的离子交换性能，非常适合作为电化学性能极好的电极材料，例如作为有机体系钠离子电池负极材料、水系钠离子电池正极材料以及锌离子电池正极材料等。
[0003]但是，当前层状MnO2的制备一般采用水热法或溶剂热法，这些制备方法存在工艺复杂、成本高、产量小以及难以实现工业化等问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种层状MnO2的制备方法，能够在一定程度上解决当前制备方法存在的工艺复杂、成本高、产量小以及难以实现工业化等问题。
[0005]本申请的实施例是这样实现的：
[0006]本申请实施例提供一种层状MnO2的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将锰源和碱性金属化合物的混合物进行煅烧，得到的煅烧产物包括层状MnO2。
[0008]上述技术方案中，将锰源和碱性金属化合物的混合物进行煅烧即可得到包括层状MnO2的煅烧产物，相较于传统的水热法以及溶剂热法等制备方法，固相法制备具有低成本、高效率、工艺简单、产量大以及有利于大规模生产等优势。
[0009]在一些可选的实施方案中，锰源包括锰的氧化物、锰盐及锰盐的结晶水合物中的至少一种；
[0010]和/或，
[0011]碱性金属化合物包括碱性金属的氧化物、碱金属盐及所述碱金属盐的结晶水合物中的至少一种。
[0012]上述技术方案中，锰源包括锰的氧化物、锰盐及锰盐的结晶水合物中的至少一种，碱性金属化合物包括碱性金属的氧化物、碱金属盐及所述碱金属盐的结晶水合物中的至少一种，相较于锰源仅为单一的锰氧化物或锰盐、碱性金属化合物仅为单一的锂、钠、钾的氧化物或钠的碱性盐而言，具有对原料要求低以及能够有效降低原料采购成本等优势。
[0013]在一些可选的实施方案中，锰源包括MnO、Mn2O3、Mn3O4、MnO2、MnCO3、MnCl2、MnSO4中的至少一种。
[0014]上述技术方案中，将锰源限定为包括MnO、Mn2O3、Mn3O4、MnO2、MnCO3、MnCl2、MnSO4中的至少一种，能够使得锰源中的锰原子的价态与层状MnO2的价态较为接近(层状MnO2中锰原子的价态大概在+2～+4之间)，从而能够更容易的制备得到层状MnO2。
[0015]在一些可选的实施方案中，碱性金属化合物包括Li2O、Li2CO3、LiHCO3、C2H3LiO2、
Li2C2O4、Na2O、Na2O2、Na2O4、Na2CO3、NaHCO3、C2H3NaO2、Na2C2O4、K2O、KO、K2CO3、KHCO3、C2H3KO2、K2C2O4中的至少一种。
[0016]上述技术方案中，将碱性金属化合物限定为包括Li2O、Li2CO3、LiHCO3、C2H3LiO2、Li2C2O4、Na2O、Na2O2、Na2O4、Na2CO3、NaHCO3、C2H3NaO2、Na2C2O4、K2O、KO、K2CO3、KHCO3、C2H3KO2、K2C2O4中的至少一种，相较于采用强碱性的碱性金属化合物(如氢氧化钠)，具有对生产设备的要求低以及生产安全性更高的优势。
[0017]在一些可选的实施方案中，锰源和碱性金属化合物的混合物中，锰原子与碱金属原子的摩尔量之比为1：(0.2～8)；
[0018]可选地，锰原子与碱金属原子的摩尔量之比为1：(1～3)。
[0019]上述技术方案中，将锰原子与碱金属原子的摩尔量之比限定在1：(0.2～8)的范围，使得锰原子与碱金属原子具有适宜的摩尔比，从而能够保证制得的层状MnO2的纯度，同时，该用量配比还能保证锰源和碱性金属化合物充分反应，避免资源浪费；进一步地，将锰原子与碱金属原子的摩尔量之比限定在1：(1～3)的范围，能够进一步提高制得的层状MnO2的纯度，同时，还能避免碱性金属化合物的过渡浪费以及减少制备过程中的能源消耗。
[0020]在一些可选的实施方案中，在将锰源和碱性金属化合物的混合物进行煅烧的过程中，处理温度为200～850℃，处理时间为1～20h；
[0021]可选地，处理温度为250～450℃，处理时间为8～12h。
[0022]上述技术方案中，将处理温度限定在200～850℃的范围，并且将处理时间限定在1～20h的范围，能够保证煅烧过程具有适宜的反应温度和反应时长，一方面能够避免煅烧温度过低导致难以生成层状MnO2，另一方面能够避免温度过高生成大量的高价态锰盐导致层状MnO2的产率较低；进一步地，将处理温度限定在250～450℃的范围，并且将处理时间限定在8～12h的范围，能够更容易地生成层状MnO2，并且相较于煅烧温度过高的情况，还能减少能耗，节约成本。
[0023]在一些可选的实施方案中，层状MnO2的制备方法还包括：对煅烧产物依次进行浸泡、过滤和烘干。
[0024]上述技术方案中，在煅烧以后，还包括对煅烧产物依次进行浸泡、过滤和烘干的过程，该过程能够去除煅烧产物中剩余的一些可溶性杂质，从而进一步保证制得的层状MnO2的纯度。
[0025]在一些可选的实施方案中，在对煅烧产物进行浸泡的过程中，浸泡液与煅烧产物的质量体积比为1g：(1～100)mL；
[0026]可选地，浸泡液与煅烧产物的质量体积比为1g：(10～20)mL。
[0027]上述技术方案中，将浸泡液与煅烧产物的质量体积比限定在1g：(1～100)mL的范围，能够保证煅烧产物中可溶性杂质的去除率；进一步地，将浸泡液与煅烧产物的质量体积比限定在1g：(10～20)mL的范围，能够保证煅烧产物中可溶性杂质完全溶解且还不至于造成溶剂的过多浪费。
[0028]在一些可选的实施方案中，在对煅烧产物进行浸泡的过程中，浸泡时间为1～24h；
[0029]可选地，浸泡时间为4～8h。
[0030]上述技术方案中，将浸泡时间限定在1～24h的范围，也有助于提高煅烧产物中可溶性杂质的去除率，进一步地，将浸泡时间限定在4～8h的范围，能够保证煅烧产物中可溶
性杂质有足够的时间完全溶解且又能避免浸泡时间过长造成制备效率较低。
[0031]在一些可选的实施方案中，在对煅烧产物进行烘干的过程中，处理温度为40～120℃，处理时间为1～48h；
[0032]可选地，处理温度为40～80℃，处理时间为10～14h。
[0033]上述技术方案中，将处理温度限定在40～120h的范围，并且将处理时间限定在1～48h的范围，能够使得干燥过程具有适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状MnO2的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锰源和碱性金属化合物的混合物进行煅烧，得到的煅烧产物包括层状MnO2。2.根据权利要求1所述的层状MnO2的制备方法，其特征在于，所述锰源包括锰的氧化物、锰盐及所述锰盐的结晶水合物中的至少一种；和/或，所述碱性金属化合物包括碱性金属的氧化物、碱金属盐及所述碱金属盐的结晶水合物中的至少一种。3.根据权利要求2所述的层状MnO2的制备方法，其特征在于，所述锰源包括MnO、Mn2O3、Mn3O4、MnO2、MnCO3、MnCl2、MnSO4中的至少一种。4.根据权利要求2所述的层状MnO2的制备方法，其特征在于，所述碱性金属化合物包括Li2O、Li2CO3、LiHCO3、C2H3LiO2、Li2C2O4、Na2O、Na2O2、Na2O4、Na2CO3、NaHCO3、C2H3NaO2、Na2C2O4、K2O、KO、K2CO3、KHCO3、C2H3KO2、K2C2O4中的至少一种。5.根据权利要求2所述的层状MnO2的制备方法，其特征在于，所述锰源和所述碱性金属化合物的混合物中，锰原子与碱金属原子的摩尔量之比为1：(0.2～8)；可选地，所述锰原子与所述碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，杨应昌，黄小艳，石维，罗兴怀，
申请(专利权)人：深圳为方能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：