[發明專利]一種多孔徑二氧化錳的制備方法

有效

• 申請號: 201810673804.6
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108622940B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 涂馳周;楊為家;金瑛;馬思琪;劉俊杰;劉銘全;王諾媛;劉艷怡;尹荔松
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02;H01M4/50
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吳偉文

本發明提供一種多孔徑二氧化錳的制備方法，包括以下步驟：S1)、醋酸錳凝膠A的制備；S2)、醋酸錳凝膠B的制備；S3)、醋酸錳凝膠C的制備；S4)、將醋酸錳凝膠A、醋酸錳凝膠B、醋酸錳凝膠C依次涂抹在石墨片上，然后晾干；S5)、加熱得到多孔徑二氧化錳，本發明通過直接將二氧化錳合成在片狀石墨上，合成方法簡單便捷，用不同孔徑的淀粉分子為二氧化錳造孔，形成多孔徑的二氧化錳；三級孔結構在加熱的時候，孔徑會移動，其中最表層的大孔向下移動，最里層的小孔向上移動，孔徑通過移動和合并，會變得更加均勻，從而進一步增加了二氧化錳導電性變好；該合成方法利于保護環境，醋酸錳和淀粉都是簡便易得的原料，可以用于大批量的工業生產。

技術領域

本發明涉及電化學領域，尤其是一種多孔徑二氧化錳的制備方法。

背景技術

錳元素(Mn)在自然界中儲量很高，占地殼中總元素的含量的0.13％，居所有元素中的第十位。錳原子的外層電子排布3d⁵4s²，因此其化合價可以在+2到+7之間變化。錳的常見價態為+2、+4、+7價等。錳元素具有資源豐富、價格低廉、價態可變、毒性低、環境友好、結構多樣和電化學窗口較寬等特點，因此它在電化學領域極具發展潛力。

二氧化錳(MnO₂)被認為是一種資源豐富、價格低廉、環境友善、兼具雙電層電容和法拉第贗電容兩種電荷存儲方式，理論比電容可達到1370F/g，具有替代二氧化釕潛力的優良電極材料。

二氧化錳不僅在電催化氧氣析出反應，氧氣還原反應表現出良好的反應活性，并且還被廣泛地應用于分子/離子篩、催化劑、超級電容器以及金屬-空氣電池等領域，在鋅錳電池中，其充當正極。

傳統的合成二氧化錳的方法有液相還原法、溶膠-凝膠法、水熱法以及模板法等，但是這些方法不僅合成步驟復雜，反應時間長，并且大量使用有機溶劑，能耗高，合成出來的二氧化錳由于內部無孔，比表面積較小，嚴重限制電子的自由移動，導電性不強，在鋅錳電池的制造中需要進一步改進。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種多孔徑二氧化錳的制備方法。

本發明的技術方案為：一種多孔徑二氧化錳的制備方法，包括以下步驟：

S1)、醋酸錳凝膠A的制備，將0.10～0.25mol/L的醋酸錳溶液與粒徑為2～6μm的大米淀粉混合，在65～80℃條件下，用磁力攪拌機攪拌至均勻溶膠，得到醋酸錳凝膠A備用；

S2)、醋酸錳凝膠B的制備，將0.10～0.25mol/L的醋酸錳溶液與粒徑為10～30μm的玉米淀粉混合，在65～80℃條件下，用磁力攪拌機攪拌至均勻溶膠，得到醋酸錳凝膠B備用；

S3)、醋酸錳凝膠C的制備，將0.10～0.25mol/L的醋酸錳溶液與粒徑為40～80μm的馬鈴薯淀粉混合，在65～80℃條件下，用磁力攪拌機攪拌至均勻溶膠，得到醋酸錳凝膠C備用；

S4)、凝膠包覆石墨片，用勻膠機將醋酸錳凝膠A用旋轉涂抹法涂抹在石墨片上，涂抹厚度為10～20μm，控制轉速為25～30mPa·s，涂抹均勻后，自然晾干之后，用同樣的轉速繼續涂一層厚度為20～30μm醋酸錳凝膠B，晾干，再用同樣的轉速涂抹一層厚度為30～40μm的醋酸錳凝膠C，然后晾干；

S5)、將步驟S4)晾干的石墨片放入馬弗爐中，在溫度為400～450℃的條件下下加熱2～4h，得到多孔徑二氧化錳。

進一步的，步驟S1)中，大米淀粉與醋酸錳溶液的質量比為1:20～1:10。

進一步的，步驟S1)中，大米淀粉的粒徑為4μm。

進一步的，步驟S2)中，玉米淀粉與醋酸錳溶液的質量比為1:20～1:10。

進一步的，步驟S2)中，玉米淀粉的粒徑為16μm。