[發(fā)明專利]一種帶狀鈉錳氧化物及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710917633.2
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107601569B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 滕騰;顧雷香;沙春帆;葛驪超;胡榮華;丹媛媛
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: C01G45/00
• 分類號: C01G45/00;C02F1/469
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發(fā)明公開了一種帶狀鈉錳氧化物及其制備方法與應(yīng)用，該鈉錳氧化物為Na₂Mn₈O₁₆；其制備方法為：首先將NaOH、H₂O₂和Mn(NO₃)₂溶液混合形成懸浮液，然后將懸浮液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中密封，放至真空干燥箱中于210~230℃反應(yīng)12h~20h，待冷卻至室溫，取出反應(yīng)物水洗離心3次，再放至真空干燥箱干燥，制得鈉錳氧化物Na₂Mn₈O₁₆。將制得的鈉錳氧化物制成電極與活性炭電極組成混合電容去離子裝置的電解池，應(yīng)用于海水淡化。本發(fā)明制得的鈉錳氧化物比電容量高、鈉離子捕獲能力優(yōu)異、循環(huán)使用壽命長、物廉質(zhì)優(yōu)、能量消耗極低；同時，制備工藝簡單，可操作性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈉錳氧化物材料，具體涉及一種帶狀鈉錳氧化物及其制備方法與應(yīng)用，屬于電極材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在近幾年發(fā)展起來的新型海水淡化處理技術(shù)中，電容去離子技術(shù)（CDI）無疑為人類探索已久的海水淡化提供了一種低能高效的新途徑。近年來，在CDI基礎(chǔ)上，結(jié)合電池系統(tǒng)，開發(fā)研究的混合電容去離子技術(shù)（HCDI）更是彌補了傳統(tǒng)CDI在高濃度鹽水中離子去除率受限的不足。目前，HCDI的發(fā)展方向主要為新型電極的制備和改性。因此，采用一種簡單、經(jīng)濟、高效的合成方法制備新型HCDI電極材料，對電容去離子技術(shù)的發(fā)展將帶來重大的經(jīng)濟效益以及社會效益。

混合電容去離子技術(shù)中的電極材料普遍存在以下三種缺陷：第一，原料價格高。如混合電容去離子技術(shù)中鋰電極等金屬化合物電極的制作，眾所周知，作為原料的鋰化合物等普遍價格較高。第二，制作工藝繁瑣，動力消耗大。用于混合電容去離子技術(shù)的電極材料的制備，大多采用高溫煅燒的方式，這種方式不僅增加了經(jīng)濟成本，而且后期處理方式十分繁瑣，且產(chǎn)量相對比較低。第三，應(yīng)用面小。混合電容去離子制作的某種電極應(yīng)用的方面較少，如鋰電池，一般只能在超級電容器中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的運料價格高，動力消耗大，制備工藝繁瑣，應(yīng)用面窄等不足，本發(fā)明提供了一種帶狀鈉錳氧化物及其制備方法與應(yīng)用。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供的一種帶狀鈉錳氧化物，結(jié)構(gòu)式為Na₂Mn₈O₁₆，其為微亮灰色均勻納米帶狀結(jié)構(gòu)，粒度為10~50nm。

本發(fā)明提供的一種帶狀鈉錳氧化物的制備方法，其包括如下制備步驟：

（1）將濃度為0.2mol/L~1.0mol/L的NaOH和濃度為1mol/L~3mol/L的H₂O₂組成的混合溶液加入濃度為0.1mol/L~0.3mol/L的Mn(NO₃)₂溶液中形成懸浮液，所述NaOH溶液、H₂O₂溶液和Mn(NO₃)₂溶液的體積比為(2~3):(9~11):1；

（2）將步驟（1）產(chǎn)生的懸浮液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中密封，放至真空干燥箱中于210~230℃反應(yīng)12h~20h，待冷卻至室溫，取出反應(yīng)物水洗離心3次，每次離心時間為3~6min，再放至真空干燥箱于100~160℃干燥6~10h，制得帶狀鈉錳氧化物Na₂Mn₈O₁₆。所述離心轉(zhuǎn)速為8000~10000r/min。

本發(fā)明提供的帶狀鈉錳氧化物應(yīng)用于混合電容去離子裝置的電極材料。

本發(fā)明提供的帶狀鈉錳氧化物應(yīng)用于混合電容去離子裝置的電極材料的方法為：