[發(fā)明專利]一種制備羥基氧化錳超細(xì)單晶納米線的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010592722.2
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN102531064A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李小劍;趙一;周成鋼
• 申請（專利權(quán)）人: 西安邁克森新材料有限公司
• 主分類號: C01G45/00
• 分類號: C01G45/00;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備單分散一維納米材料的方法，具體涉及羥基氧化錳(MnOOH)超細(xì)單晶納米線的液相合成方法。

背景技術(shù)

錳的氫氧化合物在電化學(xué)、電池、電致變色等領(lǐng)域都有著十分重要的用途。羥基氧化錳亦可作為Li-Mn-O尖晶石結(jié)構(gòu)和MnO₂等其他錳氧化合物的前驅(qū)體，而錳氧化合物在二次電池、分子篩以及催化方面有著十分優(yōu)越的性能，也一直受到科學(xué)界和工業(yè)界廣泛的關(guān)注。目前，羥基氧化錳納米材料合成的報(bào)道已有納米棒和多枝狀納米花結(jié)構(gòu)，但這些方法得到的材料的尺寸大，這種大尺寸材料的比表面積較小，不利于充分發(fā)揮該類材料的優(yōu)勢，而這種直接一步法得到超細(xì)納米線(直徑＜10nm)的報(bào)道尚不多見。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種制備羥基氧化錳超細(xì)單晶納米線的方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)，工藝簡單且成本低，產(chǎn)品質(zhì)量高。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種合成羥基氧化錳超細(xì)單晶納米線的方法，其特征在于，該方法使用高錳酸鉀為單一錳源，采用有機(jī)物分子作為還原劑，在密閉反應(yīng)體系下反應(yīng)，所述有機(jī)物分子包括聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸鈉，具體步驟如下：

(1)將聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸鈉與高錳酸鉀按物質(zhì)的量之比0.5～5(即0.5∶1～5∶1，以后的表述相同)加入到去離子水中，室溫下充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?/p>

(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到密閉的反應(yīng)器中，在120～170℃下反應(yīng)5～30h，然后冷卻至室溫經(jīng)過濾洗滌得到單斜相羥基氧化錳納米線。

上述聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸鈉與高錳酸鉀按物質(zhì)的量之比為2～4.2較佳。

上述聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸鈉與高錳酸鉀按物質(zhì)的量之比為3～3.5最佳。

上述反應(yīng)條件是，在130～160℃下，反應(yīng)6～28h。

上述反應(yīng)條件是，在140～150℃下，反應(yīng)10～25h。

上述反應(yīng)條件是，在150℃下，反應(yīng)15h。

本發(fā)明通過控制水熱反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和原料配比，可制備出羥基氧化錳超細(xì)單晶納米線，這些納米線的直徑在4-10nm，長度在200nm-5μm之間。

本發(fā)明所涉及原料廉價(jià)易得，成本低，合成工藝簡單易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且工藝重復(fù)性能好；以此法所生產(chǎn)的納米線可以經(jīng)進(jìn)一步加工得到更為廣泛的錳氧化物材料，用于鋰離子電池等相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與工藝應(yīng)用。

附圖說明

圖1是羥基氧化錳超細(xì)納米線的X射線衍射圖，其中其中縱軸表示強(qiáng)度，橫軸表示角度的度數(shù)；

圖2是羥基氧化錳超細(xì)納米線的整體透射電鏡照片；

圖3是羥基氧化錳超細(xì)納米線的局部透射電鏡照片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將0.2克分析純高錳酸鉀和0.5克聚乙烯吡咯烷酮(K30)置于40ml聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，加入80％反應(yīng)器體積的去離子水，攪拌形成均勻溶液。密封反應(yīng)釜，在150℃反應(yīng)10小時。然后冷卻至室溫，打開反應(yīng)釜，真空抽濾，以去離子水及無水乙醇洗滌，干燥得棕色粉末。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為羥基氧化錳，粉末X射線衍射結(jié)果如圖1所示，材料形貌通過透射電鏡結(jié)果得到，如圖2，3所示，如此得到的羥基氧化錳超細(xì)納米線的直徑分布在4-10nm之間，長度為200nm～5μm之間。

實(shí)施例2

將0.2克分析純高錳酸鉀和0.1克聚乙烯吡咯烷酮(K50)置于40ml聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，加入80％反應(yīng)器體積的去離子水，攪拌形成均勻溶液。密封反應(yīng)釜，在120℃反應(yīng)30小時。然后冷卻至室溫，打開反應(yīng)釜，真空抽濾，以去離子水及無水乙醇洗滌，干燥得棕色粉末。所得產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射和透射電鏡鑒定，為羥基氧化錳超細(xì)納米線。

實(shí)施例3

將0.2克分析純高錳酸鉀和0.7克聚乙烯吡咯烷酮(K50)置于40ml聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，加入80％反應(yīng)器體積的去離子水，攪拌形成均勻溶液。密封反應(yīng)釜，在170℃反應(yīng)5小時。然后冷卻至室溫，打開反應(yīng)釜，真空抽濾，以去離子水及無水乙醇洗滌，干燥得棕色粉末。所得產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射和透射電鏡鑒定，為羥基氧化錳超細(xì)納米線。

實(shí)施例4