[發明專利]一種高電化學活性的空心花狀二氧化錳及其制備方法

無效

• 申請號: 201310198702.0
• 申請日: 2013-05-25
• 公開（公告）號: CN104176782A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 沈紹典;谷濤
• 申請（專利權）人: 無錫華臻新能源科技有限公司
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種空心花狀二氧化錳的制備方法，更具體地說是涉及將一種橢球狀介孔二氧化硅為硬模板劑，往其孔道中填入油脂，在惰性氣氛下碳化為相應形貌多孔碳的方法。

背景技術

二氧化錳是一種兩性過渡金屬氧化物，是軟錳礦的主要成分。它是一種常溫下非常穩定的黑色或棕色粉末狀固體。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經得到廣泛的應用。

納米微粒具有很多獨特的性能，如尺寸小、表面積大、表面的鍵態和電子態與顆粒內部不同、表面原子配位不全，導致表面活性增加，增加了化學反應的接觸面。

二氧化錳是超級電容器電極材料的研究熱點,具有電化學性能良好,能量密度較高,價格低廉,對環境友好等優點。文獻中已經有人用碳酸氫銨和碳酸鈉兩種材料制備前驅體，再采用熱氧化法和水合法兩種方法制備出具有中空結構的二氧化錳微球。用恒流充放電、循環伏安法、交流阻抗、XRD、EDX、SEM、BET等技術研究各種物質和制備方法對二氧化錳超級電容器的影響。

文獻以及專利中報道的都是各種形貌如球狀、表面粗糙球狀等二氧化錳，但具有空心花狀二氧化錳還沒有報道過。本發明公開了一種空心花狀二氧化錳的制備方法這種空心花狀形貌由于其內部具有空心結構而有利于電子的傳輸，因而具有更好的電化學活性。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種空心花狀二氧化錳的制備方法。本發明通過將高錳酸鉀溶液在陽離子表面活性劑存在的條件下，通過在酸性介質中用銅做還原劑采用水熱法制備空心花狀二氧化錳。這種空心花狀形貌由于其內部具有空心結構而有利于電子的傳輸，因而具有更好的電化學活性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明的制備方法是將高錳酸鉀溶液在陽離子表面活性劑存在的條件下，通過在酸性介質中用銅做還原劑，采用水熱法，通過控制反應條件調控納米二氧化錳的晶型和微觀形貌,獲得空心花狀二氧化錳。這種空心花狀形貌由于其內部具有空心結構而有利于電子的傳輸，因而具有更好的電化學活性。

具體技術方案是：

1.????將高錳酸鉀溶解在去離子水中，然后加入濃硫酸；

2.????攪拌后再加入陽離子表面活性劑十六烷基三甲基銨；

3.????繼續攪拌后將銅屑加入上述混合溶液中，放入帶有聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，密封靜置，之后自然冷卻，過濾，將產物用去離子水多次洗滌到中性；

4.????真空干燥；

5.????利用掃描電鏡進行表征，獲得空心花狀二氧化錳的掃描電鏡圖；

6.????分析，獲得空心花狀二氧化錳的XRD圖譜；

7.????將樣品以固定掃描速率（5mv/s）在電勢窗相對于Hg/HgO電極在0到0.65V范圍內，在不同電解質溶液中，分析其電化學行為。

本發明的有益效果是：本發明給出了一種新型的空心花狀二氧化錳的制備方法。這種空心花狀形貌由于其內部具有空心結構而有利于電子的傳輸，因而具有更好的電化學活性。本發明給出的制備方法操作簡單，成本低廉，工藝穩定性好，適于產業化。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。

圖1?為空心花狀二氧化錳的掃描電子顯微鏡圖像。

圖2?為空心花狀二氧化錳的X-射線衍射（XRD）圖譜。

圖3為空心花狀二氧化錳二氧化錳的循環伏安曲線圖。測試條件：將樣品以固定掃描速率（5mv/s）在電勢窗相對于Hg/HgO電極在0到0.65V范圍內，在不同電解質溶液中的電化學行為（a）3M?KOH電解質(b)?3MKOH+0.1MK3[Fe(CN)6]電解質溶液。

具體實施方式

以下通過具體實施例并結合附圖對本發明作進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明，均為常規方法。所述材料如無特別說明，均能從公開商業途徑購買得到。

實施例1：將3.16克高錳酸鉀溶解在85毫升去離子水中，然后向其中緩緩加入2毫升的濃硫酸，攪拌15分鐘后再加入陽離子表面活性劑十六烷基三甲基銨1.2克，繼續攪拌15分鐘后將0.32克銅屑加入上述混合溶液中，然后將其轉移到100毫升帶有聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，密封并在120度下靜置24小時，之后將其自然冷卻到室溫，過濾，將產物用去離子水多次洗滌到中性。真空干燥箱60度下干燥12小時。