二氧化錳納米線材料的制備及其作為超級電容器電極材料的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二氧化錳(MnO2)納米線材料的制備方法，是以高錳酸鉀(KMnO4)為起始原料，以天然石墨粉為還原劑，在水熱條件下反應(yīng)，生成二氧化錳納米線材料前體；再經(jīng)洗滌、真空干燥而得。電化學(xué)性能測試表明，本發(fā)明制備的二氧化錳(MnO2)納米線材料顯示出較高的電化學(xué)電容行為和優(yōu)良的倍容率，而且具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，因此可以作為超級電容器電極材料。另外，本發(fā)明制備二氧化錳納米線材料的過程簡單、工藝穩(wěn)定、易于操作、質(zhì)量可靠、成本低廉，質(zhì)量輕，可再生，無污染等特點(diǎn)，作為超級電容器電極材料符合商業(yè)化的基本要求。
【專利說明】二氧化錳納米線材料的制備及其作為超級電容器電極材料 的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種二氧化錳納米材料的制備方法，尤其涉及一種二氧化錳（Mn02) 納米線材料的制備，本發(fā)明還涉及該二氧化猛納米線材料作為電極材料在制造超級電容器 中的應(yīng)用，屬于納米材料領(lǐng)域及電化學(xué)材料領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源危機(jī)的到來，能源的儲備顯的尤為重要。超級電容器作為一種新型的能 量儲存/轉(zhuǎn)化裝置，其能量密度高（lOkw/kg)、充放時間短、循環(huán)壽命長和無污染等優(yōu)點(diǎn)廣 泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品，混合動力電動汽車和大型工業(yè)設(shè)備等。然而決定超級電容器性 能的關(guān)鍵因素是電極材料性能的優(yōu)劣，選擇一種性能優(yōu)良的電極材料已成為人們研究的熱 點(diǎn)，目前電極材料主要包括金屬氧化物，導(dǎo)電聚合物和碳基材料。
[0003] 在過渡金屬氧化物中，Mn02由于其豐富、價(jià)廉、環(huán)境友好、活潑的氧化還原活性以 及高的理論比電容（1232 而受到了眾多的關(guān)注。Mn02不但無需在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性電 解液中而在中性電解液中就能很好地運(yùn)行，而且還能夠展現(xiàn)出快速的充放電能力和類似于 非法拉第能量存儲行為。該存儲過程中表面吸附電解液離子M+(Na+，K+等)如同下述方程 式所示的質(zhì)子合并：

【權(quán)利要求】
1. 一種二氧化錳納米線材料的制備方法，是以高錳酸鉀為起始原料，以天然石墨粉為 還原劑，在水熱條件下反應(yīng)，生成二氧化錳納米線材料前體；再經(jīng)洗滌、干燥，得到二氧化錳 納米線材料。
2. 如權(quán)利要求1所述二氧化錳納米線材料的制備方法，其特征在于：在高錳酸鉀的水 溶液中加入天然石墨粉，混合均勻后，于16(Tl8(TC水熱反應(yīng)24~36 h ;冷卻至室溫，過濾， 依次用水、無水乙醇洗滌至濾液為無色液體，干燥后即得二氧化錳納米線材料。
3. 如權(quán)利要求1或2所述二氧化錳納米線材料的制備方法，其特征在于：高錳酸鉀與 天然石墨粉的質(zhì)量比為7:1~8:1。
4. 如權(quán)利要求1或2所述二氧化錳（Mn02)納米線材料的制備方法，其特征在于：所述 干燥是在6(T70°C真空干燥疒12 h。
5. 如權(quán)利要求1所述方法制備的二氧化錳納米線材料作為超級電容器電極材料的應(yīng) 用。
6. 如權(quán)利要求5所述的二氧化錳納米線材料作為超級電容器電極材料的應(yīng)用，其特征 在于：將二氧化錳納米線材料和乙炔黑混合均勻后分散于Nafion溶液中，超聲2(T60min后， 混合液用移液槍均勻涂覆于玻碳電極上，自然晾干。
7. 如權(quán)利要求6所述的二氧化錳納米線材料作為超級電容器電極材料的應(yīng)用，其特征 在于：二氧化錳納米線材料與乙炔黑的質(zhì)量比為6. 0:1飛.5:1。
8. 如權(quán)利要求6所述方法制備的二氧化錳納米線材料作為超級電容器電極材料的 應(yīng)用，其特征在于：分散于Nafion溶液中的二氧化錳納米線材料和乙炔黑的質(zhì)量濃度為 5. 5~6. 0mg/mL〇
9. 如權(quán)利要求6所述方法制備的二氧化錳納米線材料作為超級電容器電極材料的應(yīng) 用，其特征在于：涂覆于玻碳電極上混合液的量為23. 5~26. 5uL/cm2。
【文檔編號】B82Y30/00GK104409220SQ201410706385
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】胡中愛, 強(qiáng)睿斌, 吳紅英, 張雅迪, 梁亞榮, 安玉峰, 郭秉淑 申請人:西北師范大學(xué)