[發明專利]MnO2

有效

• 申請號: 201810414524.3
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108642607B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 劉瑞來;林皓;胡家朋;趙瑨云;徐婕;付興平;趙升云;吳芳芳
• 申請（專利權）人: 武夷學院
• 主分類號: D01F9/22
• 分類號: D01F9/22;D01F9/21;D01F9/08;D01F11/14;D01F11/00;H01G11/86;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/46;B82Y30/00
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 金碎平;袁亞軍

本發明提供了一種MnO₂/TiC/C復合多孔納米纖維的制備方法，其包括如下步驟：PAN/PMMA/TiO₂復合納米纖維的制備、TiC/C復合多孔納米纖維的制備和MnO₂/TiC/C復合多孔納米纖維的制備。本發明具有如下的有益效果：1、本發明制備的MnO₂/TiC/C復合多孔納米纖維，尺寸為納米級的多孔材料，大大提高了材料的比表面積，因此提高電解液與電極材料之間的浸潤性；2、前驅體聚合物中引入PMMA，后采用煅燒將其去除，留下多孔結構，有利于后續MnO₂與TiC/C復合纖維的之間的復合；3、MnO₂與TiC/C纖維纖維復合后，TiC和C的引入提高了電極材料的電導率、化學穩定性和機械強度。因此大大提高了材料的比電容和循環使用次數。

技術領域

本發明涉及一種MnO₂/TiC/C復合多孔納米纖維的制備方法，屬于無機納米纖維技術領域。

背景技術

隨著人類社會的發展和人口的快速增長，能源的消耗速度也在快速增長。以煤、石油為代表的不可再生資源的快速枯竭，能源短缺成為人類需要面臨的嚴峻挑戰。開發新型的可再生能源成為當今科學研究的熱點。與風冷、太陽能相比，電化學儲能因其連續可靠的性能備受科研人員青睞。

超級電容器是指介于傳統電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，具有功率密度高(可達10²～10⁴W/kg)、循環壽命長(50萬～100萬次)、工作溫限寬(-40～80℃)、能量密度大(遠大于靜電電容器)、充放電速率快且效率高、免維護、綠色環保等優點，已廣泛應用于交通、電力設備、信息技術、工業與機械等領域。

按照儲能機理來分，超級電容器可分為雙電層電容器和贗電容器兩大類。雙電層電容器是依靠電解液離子在活性材料表面的可逆吸附實現的。而贗電容器是通過電極表面電活性物質與電解液之間快速的法拉第反應而實現儲存。目前贗電容電極材料主要為一些過渡金屬氧化物，如NiO、Co₃O₄、RuO₂和MnO₂等材料。與其它過渡金屬氧化物相比，MnO₂具有自然資源豐富、成本低、綠色環保和高比容量等優點，成為最具潛力的高能密度超級電容器電極材料。

影響MnO₂電極材料比電容的主要因素為離子電導率和比表面積。離子電導率能夠提高電解質離子在活性物質中的快速轉移，而大比表面積能夠提高電解液與活性材料之間的浸潤性。然而純MnO₂的電導率只有10^-6～10^-5S/cm，導致其利用率低、倍率特性差。因此如何提高MnO₂的電導率和比表面積(尺寸大小)成為研究的關鍵。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種MnO₂/TiC/C復合多孔納米纖維的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供一種MnO₂/TiC/C復合多孔納米纖維的制備方法，其包括如下步驟：

S1、將聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯溶解于N,N'-二甲基甲酰胺/四氫呋喃/丙酮的三元混合溶劑中，在50℃下攪拌溶解，得到溶液A；鈦酸四丁酯溶解于N,N'-二甲基甲酰胺/冰醋酸二元混合溶劑中，得到溶液B，將所述溶液B倒入溶液A中，混勻，得到前驅體淬火溶液；

S2、將所述前驅體淬火溶液在-40～-10℃下淬火后，通過蒸餾水萃取除去三元混合溶劑，真空干燥后得到PAN/PMMA/TiO₂復合納米纖維；

S3、將所述PAN/PMMA/TiO₂復合納米纖維依次進行預氧化、低溫碳化、高溫碳化和碳熱還原，得到TiC/C復合多孔納米纖維；