一种制备δ-MnO2纳米片的方法技术

一种制备δ‑MnO2纳米片的方法，包括以下步骤：配制浓度为0.4‑0.8mol/L的NaOH溶液，配制浓度为9.0‑11.0mol/L的H2O2溶液；配制浓度为0.20‑0.40mol/L的Mn(NO3)2溶液；将H2O2溶液快速加入到NaOH溶液中；再将混合溶液快速加入到所配制的Mn(NO3)2溶液中；将产生的沉积物洗涤至中性后干燥得到中间产物；将中间产物加入到NaOH溶液中，搅拌均匀后转入高压反应釜；待在反应釜反应后，冷却降温，将所得产物先用蒸馏水洗涤至中性后再用无水乙醇洗涤，最后经烘箱干燥，得到δ‑MnO2纳米片，本发明专利技术所得产物晶相发育完整，纯度高，分散性好。

A method for preparing Delta -MnO2 nanoscale

A method for preparing Delta MnO2 nanoscale, including the following steps: preparing NaOH solution with a concentration of 0.4 0.8mol/L and preparing H2O2 solution with a concentration of 9 11.0mol/L; preparing Mn (NO3) 2 solution with a concentration of 0.20 0.40mol/L; rapidly adding H2O2 solution to NaOH solution; and then rapidly adding the mixed solution to Mn NO (NO). 3) in the 2 solution, the produced sediment is washed to the neutral and then dried to get the intermediate product; the intermediate product is added to the NaOH solution and then stirred into the high-pressure reaction kettle. After the reaction of the reaction kettle, the cooling is cooled and the obtained product is washed with distilled water to the neutral and then washed with anhydrous ethanol, and then dried by the oven. The obtained MnO2 nanosheets are obtained. The obtained products have complete crystal phase, high purity and good dispersibility.

【技术实现步骤摘要】
一种制备δ-MnO2纳米片的方法
本专利技术涉及MnO2粉体的制备
，特别涉及一种制备δ-MnO2纳米片的方法。
技术介绍
过渡金属氧化物由于其可供选择的种类众多且体积效应小，成为目前锂电负极材料的研究热点。MnO2是一种重要的过渡金属氧化物，具有α、β、γ、δ、ε、λ等多种晶型。由于其结构多样性，丰富性和环保性而广泛应用于电池材料中。相对于其他过渡金属氧化物的负极材料，二氧化锰具有以下优势：(1)具有比其他许多过渡金属氧化物较高的理论比容量(1232mAh/g)，为开发大容量的锂电负极材料提供可能。(2)MnO2具有明显低于其他过渡金属氧化物负极材料的放电平台(约0.4V)。作为负极材料，将有助于提高电池整体的电压和功率。(3)MnO2还具有储量丰富、成本低、比表面积较大、可逆性优良、对环境友好等特点，这些都为MnO2在锂离子电池负极材料的应用上提供了正确的理论依据。然而，MnO2作为锂离子电池负极材料，也面临着与其他过渡金属氧化物负极材料类似的问题：(1)MnO2在充放电的过程中，容易发生显著的体积变化。这样就会导致电极材料粉化，彼此之间连接减少，体系电阻增加；或者从集流体表面脱落，造成活性物质损失，从而导致容量快速衰退。(2)MnO2本身的导电性较差，本征电子电导率(10-5～10-6S/cm)低，因而不利于充放电过程中的电荷传递。为了克服以上缺点，可以通过以下方法对其进行改性：(1)合成特殊结构的二氧化锰，如纳米结构、多孔结构、核壳结构、三明治结构等；(2)合成二氧化锰与碳的复合材料；(3)合成与聚合物的复合材料；(4)金属离子掺杂等。目前，制备MnO2纳米片常用的方法有：固相反应法、水热合成法、溶胶-凝胶法、液相氧化-还原法等。利用水热法制备MnO2纳米片，设备和过程简单，反应条件易控制，粒子纯度高、分散性好。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种制备δ-MnO2纳米片的方法，采用水热法制备出了MnO2纳米片，所采用的制备工艺简单、过程可控，此外所得产物晶相发育完整，纯度高，分散性好。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种制备δ-MnO2纳米片的方法，包括以下步骤：步骤1：配制浓度为0.4-0.8mol/L的NaOH溶液，将该溶液搅拌一段时间至NaOH完全溶解；步骤2：配制浓度为9.0-11.0mol/L的H2O2溶液；步骤3：配制浓度为0.20-0.40mol/L的Mn(NO3)2溶液；步骤4：将步骤2配制的H2O2溶液快速加入到步骤1得到的NaOH溶液中，混合均匀；再将上述所得到的混合溶液快速加入到步骤3所配制的Mn(NO3)2溶液中，快速搅拌至混合均匀；步骤1、2、3中所配制的NaOH溶液、H2O2溶液及Mn(NO3)2溶液的摩尔浓度比为：0.67：9.79:0.3；步骤5：将步骤4所得混合溶液静置得到沉积物，将沉积物洗涤至中性后干燥得到中间产物；步骤6：将步骤5得到的中间产物的80％加入到浓度为2mol/L的NaOH溶液中，搅拌均匀后转入高压反应釜，溶液体积控制在反应釜体积的60-80％；步骤7：待反应釜在100-200℃反应10-30h后，冷却降温，将所得产物先用蒸馏水洗涤至中性后再用无水乙醇洗涤，最后经80℃烘箱干燥，得到δ-MnO2纳米片。本专利技术的有益效果：本专利技术采用水热法制备出了δ-MnO2纳米片，所采用的制备工艺简单、过程可控，此外所得产物晶相发育完整，纯度高，形貌规则，分散性好；δ-MnO2为高分散的二维纳米片结构。δ-MnO2纳米片的制备有望使MnO2作为负极材料的性能得到进一步改善。附图说明图1是本专利技术制备的产物的XRD图谱。图2是本专利技术产物的SEM图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1MnO2纳米片的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将8.04gNaOH溶于300mL去离子水中，将该溶液搅拌一段时间至NaOH完全溶解；步骤2：将35mL质量分数为30％的H2O2快速加入到步骤1得到的溶液中，混合均匀；步骤3：将10mL质量分数为50％的Mn(NO3)2溶于133mL的去离子水中；步骤4：将步骤2得到的混合溶液快速加入到步骤3所配制的Mn(NO3)2溶液中，快速搅拌至混合均匀；步骤5：将步骤4所得混合溶液静置得到沉积物，将沉积物洗涤至中性后干燥得到中间产物；步骤6：将步骤5得到的中间产物的80％加入到浓度为2mol/L的NaOH溶液中，搅拌均匀后转入高压反应釜，溶液体积控制在反应釜体积的60-80％；步骤7：待反应釜在100-200℃反应10-30h后，冷却降温，将所得产物先用蒸馏水洗涤至中性后再用无水乙醇洗涤，最后经80℃烘箱干燥，得到MnO2纳米棒。实施例2MnO2纳米片的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将12.3gNaOH溶于458mL去离子水中，将该溶液搅拌一段时间至NaOH完全溶解；步骤2：将47mL质量分数为30％的H2O2快速加入到步骤1得到的溶液中，混合均匀；步骤3：将18mL质量分数为50％的Mn(NO3)2溶于240mL的去离子水中；步骤4：将步骤2所得到的混合溶液快速加入到步骤3所配制的Mn(NO3)2溶液中，快速搅拌30min至混合均匀；步骤5：将步骤4所得混合溶液静置，洗涤至中性后干燥得到中间产物；步骤6：将步骤5得到的中间产物的80％加入到80mL浓度为2.5mol/L的NaOH溶液中，搅拌均匀后转入高压反应釜，溶液体积控制在反应釜体积的75％；步骤7：待反应釜在200℃反应10h后，冷却降温，将所得产物先用蒸馏水洗涤至中性后再用无水乙醇洗涤，最后经烘箱干燥，得到MnO2纳米棒。实施例3MnO2纳米片的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将9.6gNaOH溶于359mL去离子水中，将该溶液搅拌一段时间至NaOH完全溶解；步骤2：将41mL质量分数为30％的H2O2快速加入到步骤1得到的溶液中，混合均匀；步骤3：将14mL质量分数为50％的Mn(NO3)2溶于186mL的去离子水中；步骤4：将步骤2所得到的混合溶液快速加入到步骤3所配制的Mn(NO3)2溶液中，快速搅拌30min至混合均匀；步骤5：将步骤4所得混合溶液静置，洗涤至中性后干燥得到中间产物；步骤6：将步骤5得到的中间产物的80％加入到100mL浓度为2mol/L的NaOH溶液中，搅拌均匀后转入高压反应釜，溶液体积控制在反应釜体积的80％；步骤7：待反应釜在170℃反应16h后，冷却降温，将所得产物先用蒸馏水洗涤至中性后再用无水乙醇洗涤，最后经烘箱干燥，得到MnO2纳米片。图1是本专利技术制备的产物的XRD图谱，与PDF数据库中的标准卡片NO.43-1456完全吻合，说明产物的晶相组成为δ-MnO2，此外可见X射线衍射峰的峰型尖锐、峰强较高，说明MnO2晶型发育良好。图2是本专利技术产物的SEM图；可见δ-MnO2呈现二维纳米片结构，纳米片厚度为10nm，直径为2μm。本研究采用水热法合成了MnO2纳米片，纳米MnO2与普通MnO2相比，纳米MnO2具有较大的比表面积，增大了与电解液的接触面积，化学反应活性位点多，因而具有较好的电化学性能。此外，纳米结构缩短了锂离子在电极材料中的扩散距离，减小了锂离子在嵌入脱出过程中的体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备δ‑MnO2纳米片的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：配制浓度为0.4‑0.8mol/L的NaOH溶液，将该溶液搅拌一段时间至NaOH完全溶解；步骤2：配制浓度为9.0‑11.0mol/L的H2O2溶液；步骤3：配制浓度为0.20‑0.40mol/L的Mn(NO3)2溶液；步骤4：将步骤2配制的H2O2溶液快速加入到步骤1得到的NaOH溶液中，混合均匀；再将上述所得到的混合溶液快速加入到步骤3所配制的Mn(NO3)2溶液中，快速搅拌至混合均匀；步骤1、2、3中所配制的NaOH溶液、H2O2溶液及Mn(NO3)2溶液的摩尔浓度比为：0.67：9.79:0.3；步骤5：将步骤4所得混合溶液静置得到沉积物，将沉积物洗涤至中性后干燥得到中间产物；步骤6：将步骤5得到的中间产物的80％加入到浓度为2mol/L的NaOH溶液中，搅拌均匀后转入高压反应釜，溶液体积控制在反应釜体积的60‑80％；步骤7：待反应釜在100‑200℃反应10‑30h后，冷却降温，将所得产物先用蒸馏水洗涤至中性后再用无水乙醇洗涤，最后经80℃烘箱干燥，得到δ‑MnO2纳米片。

【技术特征摘要】
1.一种制备δ-MnO2纳米片的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：配制浓度为0.4-0.8mol/L的NaOH溶液，将该溶液搅拌一段时间至NaOH完全溶解；步骤2：配制浓度为9.0-11.0mol/L的H2O2溶液；步骤3：配制浓度为0.20-0.40mol/L的Mn(NO3)2溶液；步骤4：将步骤2配制的H2O2溶液快速加入到步骤1得到的NaOH溶液中，混合均匀；再将上述所得到的混合溶液快速加入到步骤3所配制的Mn(NO3)2溶液中，快速搅拌至混合均匀；步骤1、2、3中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏傲，于婉茹，宜珏，谈国强，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61