[发明专利]一种三氧化二锰多孔微米片/泡沫镍复合电极材料的制备方法

说明书

本发明属无机非金属材料制备领域，尤其涉及一种三氧化二锰多孔微米片/泡沫镍复合电极材料制备方法，将洁净的泡沫镍浸入到草酸水溶液中,在室温并且搅拌的条件下，向上述溶液滴加高锰酸钾水溶液。搅拌反应直到泡沫镍表面上生长出微米结构前驱体，取出泡沫镍，依次清洗、干燥和煅烧后即得三氧化二锰多孔微米片/泡沫镍复合电极材料。本发明工艺简便易行、产品纯度高、制备成本低。三氧化二锰微米片的厚度在200~300 nm之间，微米片的尺寸在3~5μm之间，纳米孔道的尺寸在10~30 nm之间，且产品的均一性、分散性都很好，可直接应用于超级电容器电极材料，易于应用于实际大规模生产。

技术领域

本发明属于无机非金属材料的制备技术领域，具体地说是涉及一种三氧化二锰多孔微米片/泡沫镍复合电极材料的制备方法。

背景技术

近年来,超级电容器以其高功率密度、快充放电速度、长使用寿命和高安全稳定性,逐渐成为下一代能源装置中最具潜力的储能设备,能够满足时代发展所需的现代电子设备和能源系统。金属氧化物的超级电容特性为法拉第赝电容,主要是金属氧化物电极材料表面及体相中二维或三维空间上发生氧化还原反应,电荷被吸附于电极中产生很高的电容,由于金属氧化物电极材料在法拉第反应中产生的法拉第赝电容要远远高于碳电极材料的双电层电容,因而近年来以金属氧化物作为超级电容器的电极材料来替代活性炭等材料己成为国内外研究的热点。

三氧化二锰的理论比电容值高，但是氧化锰本身的导电性非常低,即使作为电极材料,其电子传输效率也不高。因此,为了克服这个难点,很多研究者都将目光投向了锰基复合材料的研究与制备，提高其导电性或与其他材料复合提高其利用率,以此提高锰基材料的电化学性能。由复合材料的设计理论可知,几种不同材料复合所带来的协同增强或取长补短效应,使得复合材料的性能提高较单一材料要容易得多。由于三氧化二锰本身的电导率低,使得其实际比电容值很低，将其与导电性良好的材料复合是一种能增强其导电性进而提高电容值的有效途径。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种工艺简单，制备成本低，目的产物收率高，产品纯度高，具有较好电化学性能的三氧化二锰多孔微米片/泡沫镍复合电极材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明是这样实现的。

一种三氧化二锰多孔微米片/泡沫镍复合电极材料的制备方法，系将洁净的泡沫镍浸入到草酸水溶液中,在室温并且搅拌的条件下，向上述溶液滴加高锰酸钾水溶液；搅拌反应直到泡沫镍表面上生长出微米结构前驱体，取出泡沫镍，依次清洗、干燥和煅烧后即得目的产物。

作为一种优选方案，本发明所述草酸水溶液的摩尔浓度为0.2～2.0 mol/L；所述高锰酸钾水溶液的摩尔浓度为0.1～1.0 mol/L；高锰酸钾和草酸的摩尔比为1:2～20。所述室温在20～30℃；所述搅拌速度在100～150 转/分钟；所述滴加溶液的速度为60～180滴/分钟；所述搅拌反应时间为1～3小时。

作为另一种优选方案，本发明所述干燥时间为1～3小时，干燥温度为60～120℃，升温速率为2～10℃/分钟。

进一步地，本发明所述煅烧时间为2～5小时，煅烧温度为300～450℃，升温速率为2～20℃/分钟。

1.本发明采用在导电基底表面原位生长金属氧化物电极材料，可有效提高活性物质利用率高、增大活性表面、提高材料的扩散传质性能。本发明成功的制备了三氧化二锰多孔微米片/泡沫镍复合电极材料。由于纳米级别多孔道结构的存在，使得材料具有较大的比表面积和丰富的空隙，这些结构有利于电解质的浸润和电子的传输。这种三氧化二锰多孔微米片/泡沫镍复合电极表现出优异的电化学性质，是一种非常有潜力的超级电容电极材料。这种优异的性质与三氧化二锰多孔微米片/泡沫镍这一新颖的结构有密切的关系。

与现有技术相比，本发明具有如下特点。