介孔MnO₂/C的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種介孔MnO2/C的制備方法，制備的介孔MnO2/C材料適用于電池領(lǐng)域，在有序介孔MnO2中引入碳素材料膨脹石墨，不僅提高了材料的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，碳材料還可以作為金屬氧化物的支撐來(lái)有效減少氧化物在充放電過(guò)程中的體積膨脹導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)坍塌，從而有效提高了電池的充放電容量，倍率特性和循環(huán)壽命，為高比能量、輕量化的鋰離子電池設(shè)計(jì)提供了方向。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
介孔Mn02/C的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及介孔Mn02/C的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]孔徑小于2納米的孔稱(chēng)為微孔，孔徑大于50納米的孔稱(chēng)為大孔，那么孔徑介于這兩種之間的孔材料叫做介孔材料。其具有比表面積大，三維規(guī)整孔道等優(yōu)點(diǎn)。介孔材料的發(fā)現(xiàn)及研究對(duì)人類(lèi)的發(fā)展有劃時(shí)代的意義。介孔材料擁有很多獨(dú)有的優(yōu)異特性:例如它的孔道呈三維狀，有序性好;孔徑分布均勻單一，且孔徑尺寸跨度大;介孔形狀多種多樣;進(jìn)而可以通過(guò)改變反應(yīng)條件可以得到高熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性的新型材料。介孔材料的研究實(shí)驗(yàn)表明其在催化作用、吸附特性及光電磁等許多領(lǐng)域的都有很大潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種介孔Mn02/C的制備方法，制備的介孔Mn02/C材料適用于電池領(lǐng)域，在有序介孔MnO2中引入碳素材料膨脹石墨，不僅提高了材料的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，碳材料還可以作為金屬氧化物的支撐來(lái)有效減少氧化物在充放電過(guò)程中的體積膨脹導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)坍塌，從而有效提高了電池的充放電容量，倍率特性和循環(huán)壽命，為高比能量、輕量化的鋰離子電池設(shè)計(jì)提供了方向。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種介孔Mn02/C的制備方法，包括如下步驟:
1)稱(chēng)取2質(zhì)量份P123(聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物PEO-PPO-ΡΕ0)充分溶解于19質(zhì)量份2mol/L鹽酸和57質(zhì)量份去離子水中，溶液澄清后加入2質(zhì)量份正丁醇攪拌0.5h;
2)向步驟I)所得溶液中加入0.3?1.2質(zhì)量份的膨脹石墨，緩慢攪拌24h使膨脹石墨與溶液充分混合；
3 )向步驟2 )的體系中加入4.3質(zhì)量份正硅酸四乙酯，35 °C水浴攪拌24h，裝釜100 °C水熱反應(yīng)24h;
4)取出反應(yīng)釜，抽濾，濾渣不用清洗，得到濾渣后，將濾渣放于表面皿中，然后將表面皿放于100°C烘箱反應(yīng)24h;
5)焙燒，升溫制度為:升溫至200°C保溫30min，再升溫至550 °C保溫5h，制得KIT-6/C復(fù)合多孔材料；
6)取4.15質(zhì)量份硝酸錳溶解于20質(zhì)量份無(wú)水乙醇中，加入步驟5)所得KIT-6/C復(fù)合多孔材料，室溫?cái)嚢瑁钡椒磻?yīng)物由混合液變?yōu)榉勰?，即反?yīng)中的乙醇和水充分的揮發(fā)；
7)將步驟6)所得產(chǎn)物放入馬弗爐中焙燒，升溫制度為:以rC/min的升溫速率從室溫升至350°C，保溫5h;
8)將步驟7)所得產(chǎn)物浸漬在2mol/L的氫氧化鈉溶液中，溶解除去產(chǎn)物中的硅，每次浸泡時(shí)間24h，反復(fù)浸泡處理二至三次； 9)醇洗，直至加入產(chǎn)物中的乙醇溶液顯中性，室溫晾干，得到終產(chǎn)物。
[0005]優(yōu)選的，所述步驟2)中膨脹石墨的用量為0.3質(zhì)量份、0.52質(zhì)量份、0.804質(zhì)量份或1.2質(zhì)量份。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于:提供一種介孔Mn02/C的制備方法，制備的介孔Mn02/C材料適用于電池領(lǐng)域，在有序介孔MnC>2中引入碳素材料膨脹石墨，不僅提尚了材料的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，碳材料還可以作為金屬氧化物的支撐來(lái)有效減少氧化物在充放電過(guò)程中的體積膨脹導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)坍塌，從而有效提高了電池的充放電容量，倍率特性和循環(huán)壽命，為高比能量、輕量化的鋰離子電池設(shè)計(jì)提供了方向。
[0007]本發(fā)明使用介孔ΚΙΤ-6為模版，膨脹石墨為支架，可以通過(guò)低溫?zé)崽幚砗突瘜W(xué)過(guò)程翻模得到介孔結(jié)構(gòu)的Mn02/C復(fù)合材料。
[0008]本發(fā)明介孔Mn02/C材料應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，其有序介孔結(jié)構(gòu)及膨脹石墨的支架結(jié)構(gòu)為復(fù)合材料提高了快速的電子和離子傳導(dǎo)能力，材料表現(xiàn)出優(yōu)良的倍率性能和循環(huán)能力。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0010]本發(fā)明具體實(shí)施的技術(shù)方案是:
一種介孔Μηθ2/C的制備方法，包括如下步驟:
1)稱(chēng)取2質(zhì)量份Ρ123(聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物PEO-PPO-ΡΕ0)充分溶解于19質(zhì)量份2mol/L鹽酸和57質(zhì)量份去離子水中，溶液澄清后加入2質(zhì)量份正丁醇攪拌0.5h;
2)向步驟I)所得溶液中加入0.3?1.2質(zhì)量份的膨脹石墨，緩慢攪拌24h使膨脹石墨與溶液充分混合；
3 )向步驟2 )的體系中加入4.3質(zhì)量份正硅酸四乙酯，35 °C水浴攪拌24h，裝釜100 °C水熱反應(yīng)24h;
4)取出反應(yīng)釜，抽濾，濾渣不用清洗，得到濾渣后，將濾渣放于表面皿中，然后將表面皿放于100°C烘箱反應(yīng)24h;
5)焙燒，升溫制度為:升溫至200°C保溫30min，再升溫至550 °C保溫5h，制得KIT-6/C復(fù)合多孔材料；
6)取4.15質(zhì)量份硝酸錳溶解于20質(zhì)量份無(wú)水乙醇中，加入步驟5)所得KIT-6/C復(fù)合多孔材料，室溫?cái)嚢瑁钡椒磻?yīng)物由混合液變?yōu)榉勰?，即反?yīng)中的乙醇和水充分的揮發(fā)；
7)將步驟6)所得產(chǎn)物放入馬弗爐中焙燒，升溫制度為:以rC/min的升溫速率從室溫升至350°C，保溫5h;
8)將步驟7)所得產(chǎn)物浸漬在2mol/L的氫氧化鈉溶液中，溶解除去產(chǎn)物中的硅，每次浸泡時(shí)間24h，反復(fù)浸泡處理二至三次；
9)醇洗，直至加入產(chǎn)物中的乙醇溶液顯中性，室溫晾干，得到終產(chǎn)物。
[00? ? ]優(yōu)選的，所述步驟2)中膨脹石墨的用量為0.3質(zhì)量份、0.52質(zhì)量份、0.804質(zhì)量份或1.2質(zhì)量份。
[0012]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.介孔Mn02/C的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)稱(chēng)取2質(zhì)量份P123充分溶解于19質(zhì)量份2mol/L鹽酸和57質(zhì)量份去離子水中，溶液澄清后加入2質(zhì)量份正丁醇攪拌0.5h; 2)向步驟I)所得溶液中加入0.3?1.2質(zhì)量份的膨脹石墨，緩慢攪拌24h使膨脹石墨與溶液充分混合； 3 )向步驟2 )的體系中加入4.3質(zhì)量份正硅酸四乙酯，35 °C水浴攪拌24h，裝釜10 °C水熱反應(yīng)24h; 4)取出反應(yīng)釜，抽濾，濾渣不用清洗，得到濾渣后，將濾渣放于表面皿中，然后將表面皿放于100°C烘箱反應(yīng)24h; 5)焙燒，升溫制度為:升溫至200°C保溫30min，再升溫至550°C保溫5h，制得KIT-6/C復(fù)合多孔材料； 6)取4.15質(zhì)量份硝酸錳溶解于20質(zhì)量份無(wú)水乙醇中，加入步驟5)所得KIT-6/C復(fù)合多孔材料，室溫?cái)嚢?，直到反?yīng)物由混合液變?yōu)榉勰睿? 7)將步驟6)所得產(chǎn)物放入馬弗爐中焙燒，升溫制度為:以TC/min的升溫速率從室溫升至350°C，保溫5h; 8)將步驟7)所得產(chǎn)物浸漬在2mol/L的氫氧化鈉溶液中，溶解除去產(chǎn)物中的硅，每次浸泡時(shí)間24h，反復(fù)浸泡處理二至三次； 9 )醇洗，直至加入產(chǎn)物中的乙醇溶液顯中性，室溫晾干，得到終產(chǎn)物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介孔Mn02/C的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中膨脹石墨的用量為0.3質(zhì)量份、0.52質(zhì)量份、0.804質(zhì)量份或1.2質(zhì)量份。
【文檔編號(hào)】H01M4/36GK105870431SQ201610449167
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】李曉偉
【申請(qǐng)人】蘇州帝瀚環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>