[發明專利]半導體材料MnO2@Ag、MnO2@Cu的制備及應用

有效

• 申請號: 201910027802.4
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109648076B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 李志華;李娜;郄元元;曹國煒;張敏;羅楠楠
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F9/24;H01M4/36;H01M4/50;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;H01G11/30;H01G11/46
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及半導體材料MnO₂@Ag、MnO₂@Cu的制備及應用，包括：將納米材料MnO₂在超聲條件下分散于含有M離子及化合物的溶液中，使納米MnO₂均勻分散，然后在攪拌下陳化一定時間，使納米MnO₂對M離子及化合物吸附達到飽和；將上述溶液離心分離，將沉淀即吸附了M離子及化合物的納米MnO₂漂洗后分散在一定濃度的還原劑溶液中，充分反應，然后分離、漂洗、干燥，即得MnO₂@M納米半導體復合材料；該方法操作簡單，時間短，成本低，環境友好，重復性好，效率高，能快速有效的制備納米半導體復合材料，具有普適性和規模生產價值。本發明制備的納米半導體復合材料MnO₂@Ag、MnO₂@Cu提高正極材料電化學性能等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于納米半導體復合材料制備技術領域，特別涉及新型半導體材料MnO₂@Ag、 MnO₂@Cu的制備及應用。

背景技術

半導體材料因擁有長的德布羅意波長和較低的電子動能被廣泛應用于能源環境領域。其中二氧化錳因其氧化活性高、理論比電容高、儲量豐富，在電致變色、催化、生物傳感器、超級電容器、鋰離子電池等領域被廣泛應用。但MnO₂的導電性有待于提高，為了提高MnO₂的導電性，將導電性良好的納米級Cu或Ag修飾到MnO₂上是一個很好的解決方案。

目前，已報道的MnO₂@Ag、MnO₂@Cu制備方法仍然存在著難以解決的問題。例如：楊振前等人(銀/二氧化錳納米材料的制備及其甲醛催化氧化性能研究[D].華南理工大學,2015) 報道的還原沉淀法，該法步驟繁雜且難以控制金屬顆粒的尺寸、制備成本高，不適宜規模化生產。

因此，目前急需開發一種工藝簡單、成本低、易于規模化生產的方法。

發明內容

為了克服上述不足，本發明采用一種表面吸附原位還原機理制備納米半導體復合材料 MnO₂@Ag、MnO₂@Cu，該方法操作簡單、時間短、成本低、環境友好、重復性好、效率高，具有普適性和規模化生產價值。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種半導體材料MnO₂@M的制備方法，包括：

將納米材料MnO₂分散于含有M離子及化合物的溶液中，使納米MnO₂均勻分散，以保證整個納米MnO₂表面都能充分吸附M離子及化合物，超聲時間以1-100min為宜；然后在攪拌下陳化1-24h，以保證納米MnO₂對M離子及化合物的飽和吸附；

將上述溶液離心分離，分離后的含有M離子及化合物的溶液可循環利用，將沉淀即吸附了M離子及化合物的納米MnO₂漂洗1-3次，然后再將漂洗后的沉淀攪拌分散在一定濃度的適當的還原劑溶液中，充分反應，然后分離、漂洗、干燥，即得MnO₂@M納米半導體復合材料。

其中，M為Ag或Cu。

為了使Ag或Cu離子能夠有效地吸附在納米材料MnO₂，保證有足夠的Ag或Cu離子參與后續的還原反應，本申請采用超聲+陳化的方式來吸附Ag或Cu離子，結果表明：納米材料MnO₂對Ag或Cu離子的吸附效率和穩定性顯著提升，MnO₂@Ag、MnO₂@Cu導電率和電極循環穩定性也得到明顯改善。