[發明專利]一維MnO2納米陣列結構的制備方法

有效

• 申請號: 200910072085.3
• 申請日: 2009-05-22
• 公開（公告）號: CN101618854A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 高鵬;王曉娜;馬海燕;王瑩;張琴
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明屬于無機材料領域，特別是涉及一種一維MnO₂納米陣列結構的制 備方法。

(二)背景技術

納米材料是指至少在一個方向上的尺寸位于1-100nm之間的材料。由于它們 優于相應宏觀物質材料的特殊性質及誘人的應用前景，關于納米材料的制備和應 用研究引起越來越多科研工作者的關注。經過眾多研究小組的努力，在過去的20 年內對零維納米材料及其結構的研究取得了重大進展。近年來，一維納米結構例 如納米線、納米棒、納米帶、納米管等成為研究的焦點，其原因在于一維納米結 構在介觀物理以及納米級器件的制作方面具有獨特的應用潛力。納米結構無機材 料因具有特殊的電、光、機械和熱性質而越來越受到人們的重視。其中MnO₂作 為一種重要的無機功能材料，在催化和電極材料等領域中已得到廣泛的應用。 MnO₂中由于[MnO]八面體的不同連接方式，可以形成α-MnO₂，β-MnO₂，γ-MnO₂， δ-MnO₂等晶型。目前，有關MnO₂的一維納米結構、二維結構和三維超級結構 的研究已有報道。目前制備納米結構材料的方法有很多，例如化學催化法，激光 輔助催化生長法，電沉積法和化學氣相沉積法。這些方法因為可獲得動力學穩定 性必然給納米技術的未來發展提供了很大的便利，但是對于合成過程中顆粒大小 的控制仍然存在很大的困難，所以我們發明了一種簡單的、反應條件溫和的一維 納米陣列結構材料的制備方法。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種方法簡單，反應條件溫和，顆粒大小可控，動 力學穩定性好的一種一維MnO₂納米陣列結構材料的制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：

(1)將一銅片，用丙酮對銅片進行超聲洗滌，晾干后待用；

(2)按照每50ml氨水加入10ml苯的比例將苯加入裝有氨水的容器中，將 銅片掛在容器中；

(3)將容器置于40-70℃的水浴鍋內；

(4)將濃度為0.1-1.0M/L的MnCl₂溶液滴入容器中，保溫2小時；

(5)將溶液抽濾后，收集粉末，烘干得到產品。

本發明具有的優益之處在于：

本發明采用液相法合成具有一維MnO₂納米陣列結構的材料，這種方法區別 于傳統合成一維結構納米材料的方法的復雜性，它具有合成方法簡單，反應條件 溫和，顆粒大小可控，動力學穩定性好等特點。通過本實驗得到的MnO₂納米陣 列結構材料由于具有很好的離子交換能力，能使其他分子、離子嵌入，同時價格 低廉、對環境危害小、制備容易等優點使它成為極具吸引力的二次電池電極材料。 作為鎳氫電池電池電極材料，對在不同電流密度下的充放電曲線進行研究。電流 密度分別為0.1、0.2mA.cm^-2，電極充放電曲線呈三角對稱分布，基本上是直線 關系，說明MnO₂電極材料具有良好的電容性能。MnO₂電極在0.1mA.cm^-2的電流密 度下的循環性能測試曲線，充放電循環300次，比電容僅衰減2％，說明MnO₂電 極材料具有很好的電化學循環穩定性。

(四)附圖說明

圖1為本發明提出的液相法合成一維MnO₂納米陣列結構材料的XRD圖；

圖2a-圖2d為本發明提出的液相法合成一維MnO₂納米陣列結構材料在不同 溫度和不同反應條件下的SEM圖。

圖3為鎳氫電池中MnO₂作為負極材料的電壓——容量圖。

(五)具體實施方式

為了更好的理解本發明，通過實施例進行說明。

實施例1

步驟1：取長約10cm，寬1cm的銅片，用丙酮對銅片進行超聲洗滌。

步驟2：取氨水溶液50ml放入燒杯中，加入10ml苯，將銅片掛在燒杯壁上。

步驟3：將水浴鍋加熱至40℃后，將放置氨水溶液的燒杯放入水浴鍋內。

步驟4：配濃度為0.1M/L的MnCl₂溶液20ml，逐滴加入到氨水溶液中。保溫 2小時。