[發(fā)明專利]一種蛋黃型二氧化錳微球的制備方法及用途

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810375326.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN108298589A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪杰;夏昕;陳萌;劉坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司
• 主分類號(hào): C01G45/02
• 分類號(hào): C01G45/02;H01G11/46;B01J23/34;B01J35/10
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 趙瑜;金凱

本發(fā)明公開一種蛋黃型二氧化錳微球的制備方法及用途，其制備方法為：1）機(jī)械攪拌條件下，將碳酸氫銨水溶液加入到硫酸錳乙醇水溶液中，持續(xù)攪拌至反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)液經(jīng)離心分離，去除上層渾濁液后得到下層固體，下層固體經(jīng)去離子水洗、干燥制得碳酸錳粉末；2）碳酸錳粉末均勻分散于水中，機(jī)械攪拌條件下，滴加入高錳酸鉀溶液反應(yīng)后，制得二氧化錳分散液；3）二氧化錳分散液中滴入酸性溶液至溶液體系顯強(qiáng)酸性，至二氧化錳分散液中的碳酸錳反應(yīng)完全；離心出反應(yīng)液中的二氧化錳，二氧化錳經(jīng)水洗離心、干燥，制得蛋黃型二氧化錳微球。該制備方法工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，易于操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)材料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蛋黃型二氧化錳微球的制備方法及用途。

背景技術(shù)

二氧化錳（MnO₂）由于其結(jié)構(gòu)靈活性和新穎的化學(xué)和物理性質(zhì)，在實(shí)際應(yīng)用中具有相當(dāng)重要的意義，包括離子交換，分子吸附，催化和電化學(xué)超級(jí)電容器。為了滿足具體應(yīng)用對(duì)二氧化錳形貌的需求，到現(xiàn)在為止，不同形貌的二氧化錳（球型、納米棒型、納米管 、納米線型、海膽型、蘭花型以及多孔型等）都被有不同的方法合成出來。但是這些方法都比較復(fù)雜，且大多采有犧牲模板法來制備。不管是采用軟膜板法還是硬膜板法，在去除模板的時(shí)候都可能會(huì)破壞二氧化錳的結(jié)構(gòu)，甚至引入雜質(zhì)。這些都有可能影響后續(xù)二氧化錳性能發(fā)揮。

在各種能量存儲(chǔ)裝置中，由于超級(jí)電容器功率密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好、充電/放電速率快和循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，被認(rèn)為是最具潛力的候選者。根據(jù)電荷儲(chǔ)存方式可分為雙電層電容器和贗電容器。與雙電層電容器相比，贗電容器是基于在活性材料表面上發(fā)生的快速和可逆的法拉第反應(yīng)來儲(chǔ)存電荷的，使得它們能夠?qū)崿F(xiàn)比雙電層電容器更高的比電容和能量密度。我們知道，電極對(duì)超級(jí)電容器的電化學(xué)性能，如能量密度和循環(huán)壽命有很大的影響。為了進(jìn)一步提高材料的能量密度，已經(jīng)有許多在快速的法拉第反應(yīng)過程中保持穩(wěn)定的氧化還原反應(yīng)和多電子轉(zhuǎn)移引起的高比電容的贗電容材料被開發(fā)出來。其中二氧化錳由于成本低、資源豐富、化學(xué)穩(wěn)定、合成方便、電位寬和理論比電容高等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是最具潛力的贗電容材料之一。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種蛋黃型二氧化錳微球的制備方法，該制備方法相對(duì)于現(xiàn)有的模板法具有合成步驟簡(jiǎn)單、成本低廉、安全環(huán)保等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。

其技術(shù)方案如下：一種蛋黃型二氧化錳微球的制備方法，包括以下步驟：

（1）機(jī)械攪拌條件下，將碳酸氫銨水溶液加入到硫酸錳乙醇水溶液中，持續(xù)攪拌至反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)液經(jīng)離心分離，去除上層渾濁液后得到下層固體，下層固體經(jīng)去離子水洗3次后、干燥制得碳酸錳粉末；

（2）將步驟（1）得到的碳酸錳粉末均勻分散于水中，機(jī)械攪拌條件下，滴加入高錳酸鉀溶液反應(yīng)2-10小時(shí)后，制得二氧化錳分散液；

（3）在步驟（2）制得的二氧化錳分散液中滴入酸性溶液至溶液體系顯強(qiáng)酸性，至二氧化錳分散液中的碳酸錳反應(yīng)完全；離心出反應(yīng)液中的二氧化錳，二氧化錳經(jīng)水洗離心6-10次、再經(jīng)干燥，制得蛋黃型二氧化錳微球。

作為優(yōu)選的，所述高錳酸鉀溶液與碳酸錳水溶液的反應(yīng)時(shí)間為2-8小時(shí)；再進(jìn)一步優(yōu)化的，所述高錳酸鉀溶液與碳酸錳水溶液的反應(yīng)時(shí)間為3-6小時(shí)。

作為優(yōu)選的，步驟（1）所述碳酸氫銨水溶液加入到硫酸錳乙醇水溶液的時(shí)間≤3秒；步驟（2）所述碳酸錳粉末水溶液與高錳酸鉀溶液的反應(yīng)時(shí)間為2-10小時(shí)。

作為優(yōu)選的，所述碳酸氫銨水溶液的濃度為 15-50 mg/mL；所述硫酸錳乙醇水溶液的濃度為4-50 mg/mL。

再作為優(yōu)選的，所述碳酸氫銨水溶液的濃度為 15-40 mg/mL；再進(jìn)一步優(yōu)選，所述碳酸氫銨水溶液的濃度為 20-30 mg/mL。