[发明专利]一种Pt/MnO2@碳纳米角复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Pt/MnO₂@碳纳米角复合材料及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：(1)将碳纳米角置于酸性溶液中，回流，然后洗涤至中性，干燥备用；(2)向经步骤(1)处理后的碳纳米角中加入乙二醇，超声，然后加入高锰酸钾，回流；再加入K₂PtCl₆，回流；(3)洗涤步骤(2)所得产物，干燥过夜，然后在惰性气体氛围中退火2～4h，制得Pt/MnO₂@碳纳米角复合材料。本发明制备得到的Pt/MnO₂@碳纳米角复合材料稳定性好，具有优良的电容性能，是一种理想的超级电容器材料。

技术领域

本发明属于电极制备技术领域，具体涉及一种Pt/MnO₂@碳纳米角复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化锰具有丰富的含量、价格低廉、环境友好和毒性较小的特点以及氧化锰在中性电解液中就可以呈现良好的电容特性，理论容量大，二氧化锰活性材料在水系电解液中的储能机理主要是通过在二氧化锰表面进行高度可逆的法拉第氧化还原反应来获得赝电容量，其中电荷则通过Mn⁴⁺和Mn³⁺的相互转换而产生。但MnO₂自身导电率较低，导致其较差的电化学性能，而且其循环稳定性与储能机理仍有待进一步研究。碳材料以其较低的电阻，良好的导电性和超大的比表面积及多孔性，成为MnO₂理想的复合材料之首选。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种Pt/MnO₂@碳纳米角复合材料及其制备方法和应用，可有效解决现有的电极材料稳定性差，电容性能不足的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种Pt/MnO₂@碳纳米角复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纳米角置于酸性溶液中，于100～120℃回流8～10h，然后洗涤至中性，干燥备用；

(2)向经步骤(1)处理后的碳纳米角中加入乙二醇，超声，然后加入高锰酸钾，超声20～25min，于100～120℃回流3～5h；再加入K₂PtCl₆超声20～30min，于130～150℃回流3～5h；所述碳纳米角、高锰酸钾和K₂PtCl₆的重量比为1～3:2～5:1.5～3；

(3)洗涤步骤(2)所得产物5～6次，于80～100℃干燥过夜，然后于500～600℃的惰性气体氛围中退火2～4h，制得Pt/MnO₂@碳纳米角复合材料。

进一步地，步骤(1)中所述酸性溶液为硝酸溶液。

进一步地，步骤(1)中回流的具体过程为：于110℃回流8h。

进一步地，步骤(2)中碳纳米角、高锰酸钾和K₂PtCl₆的重量比为1:5:2。

进一步地，步骤(2)中加入高锰酸钾后，于100℃油浴回流3h。

进一步地，步骤(2)中加入K₂PtCl₆，于135℃油浴回流3h。

进一步地，步骤(3)中洗涤的具体过程为：分别用双蒸水和无水乙醇洗涤步骤(2)所得产物各三次。

上述方法制备得到的Pt/MnO₂@碳纳米角复合材料。

上述Pt/MnO₂@碳纳米角复合材料在制备电极中的应用，其包括以下步骤：