[发明专利]一种锰氧化物负载聚吡咯纳米管的合成方法

说明书

本发明属于材料化学技术领域，涉及一种锰氧化物负载聚吡咯纳米管的化学制备方法。其特征在于，包括以下步骤：水溶性二价锰盐和吡咯单体溶解在酸性水溶液中，加入模板剂；向其中滴加过硫酸盐水溶液或双氧水，并持续搅拌反应，反应后得到的黑色沉淀，经洗涤烘干后得到锰氧化物负载聚吡咯纳米管粉末。本发明原料廉价，可在常温下将结晶良好的锰氧化物均匀修饰负载于聚吡咯纳米管，工艺简单，材料的结构形貌控制稳定。

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，涉及一种锰氧化物负载聚吡咯纳米管的合成方法。

背景技术

聚吡咯是目前超级电容领域研究最多的共轭高分子材料，在非质子、水系、非水电解液中都有良好的电活性，聚吡咯纳米管具有极高的比表面积，是最有前途的超电容材料之一。锰氧化物纳米颗粒也是一种廉价且高比电容的超电容材料，将锰氧化物纳米颗粒修饰在聚吡咯纳米管上可产生协同效应，具备良好的比容量和充放电循环性能。

现有技术合成氧化物纳米颗粒修饰聚合物材料通常使用两步法来实现：即先合成氧化物纳米颗粒，再将氧化物纳米颗粒分散在聚合物单体中原位聚合。一步法同时合成锰氧化物和聚吡咯并将锰氧化物纳米颗粒修饰在聚吡咯纳米管上的工艺目前没有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锰氧化物负载聚吡咯纳米管的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：水溶性二价锰盐和吡咯单体溶解在酸性水溶液中，加入模板剂；向其中滴加过硫酸盐水溶液或双氧水，并持续搅拌反应，反应后得到的黑色沉淀，经洗涤烘干后得到粉末。

所述的水溶性二价锰盐包括MnCl2、MnSO4中的一种或其组合，最终反应溶液中的浓度为0.01～0.05mol/L；吡咯单体在最终反应溶液中的浓度为0.04～0.2mol/L；模板剂为甲基橙、亚甲基蓝中的一种或其组合，最终反应溶液中的浓度为0.005mol/L～0.01mol/L；酸性水溶液pH小于2。

所述过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠或其组合，加入的摩尔量是二价锰盐和吡咯单体摩尔量总和的1.5～2倍。

所述持续搅拌反应时间为8～24小时，温度为室温～60℃。

所述的洗涤是用去离子水和乙醇交替洗涤，每次洗涤后采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤，过滤产物重新在去离子水或乙醇中分散，反复过滤直到滤液pH值为7，最后一次用乙醇洗涤以方便干燥；所述的干燥是在50～80℃真空烘箱中烘干，真空干燥条件为真空度＜133Pa。

本发明原料廉价，可在常温下将结晶良好的锰氧化物均匀修饰负载于聚吡咯纳米管，工艺简单，材料的结构形貌控制稳定。

本发明的内容和特点已揭示如上，然而前面叙述的本发明仅仅简要地或只涉及本发明的特定部分，本发明的特征可能比在此公开的内容涉及的更多。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应该包括在不同部分中所体现的所有内容的组合，以及各种不背离本发明的替换和修饰，并为本发明的权利要求书所涵盖。

附图说明

图1为采用本发明(实施例1)合成锰氧化物负载聚吡咯纳米管的SEM照片。

图2为采用本发明(实施例1)合成锰氧化物负载聚吡咯纳米管超级电容1000次循环充放电比电容变化。

具体实施方式

实施例1

0.001mol MnCl2和0.004mol吡咯单体溶解在50mL酸性水溶液中(pH＝1)，加入0.0005mol甲基橙；向其中滴加50mL溶有0.01mol过硫酸铵的水溶液，室温下持续搅拌反应8小时，反应后得到的黑色沉淀。用去离子水和乙醇交替洗涤，每次洗涤后采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤，过滤产物重新在去离子水或乙醇中分散，反复过滤直到滤液pH值为7，50℃真空烘箱中烘干得到锰氧化物负载聚吡咯纳米管，SEM照片如图1所示。