[发明专利]一种高效制备钾、钠共掺杂片层状二氧化锰的方法

说明书

本发明公开了一种高效制备钾、钠共掺杂片层状二氧化锰的方法。包括有以下步骤：(1)将Na₂SO₃放到蒸馏水中搅拌，得到Na₂SO₃溶液，备用；(2)将KMnO₄放到蒸馏水中搅拌，得到KMnO₄溶液，备用；(3)将步骤(2)得到的KMnO₄溶液逐滴滴加到步骤(1)得到的Na₂SO₃溶液中，搅拌进行共沉淀反应，得到棕色颗粒状沉淀悬浊液；(4)将步骤(3)中得到的棕色颗粒状沉淀悬浊液通过蒸馏水进行抽滤洗涤，干燥，得到钾、钠共掺杂片层状二氧化锰(δ‑MnO₂)。本发明具有制备简单，低成本，低能耗，高效率，易推广，可控的制备钾、钠共掺杂片层δ‑MnO₂技术路线的有益效果。

技术领域

本发明涉及一种片层状二氧化锰，特别是一种高效制备钾、钠共掺杂片层状二氧化锰的方法。

背景技术

因二氧化锰(MnO₂)理论比容量高、储量丰富、价格低和环境友好等特征，被广泛应用于各种储能器件中，如：超级电容器、锂离子电池、钠离子电池和锌离子电池等。目前，MnO₂的制备方法主要有：水热法、模板法、微乳液法、超声化学法、微波法和常温常压法。在众多的合成方法中，常温常压法因简单、经济和可大规模制备而备受关注。

通过不同方法制备的MnO₂具有不同晶型(α-、β-、δ-、γ-和λ-型等)、不同形貌(纳米颗粒状、纳米棒状、纳米针状、纳米海胆状和纳米管状等)。而不同的晶型和形貌，使其表现出不同的电化学特征。

但MnO₂导电性能差(10^-7～10^-3S cm^-1)，就其在超级电容器应用过程中MnO₂的比电容一般为100～250F g^-1。MnO₂在储能器件中的进一步应用受到其结构不稳定、长时间循环性能差和倍率保持率低等因素的制约。

综上，需要开发一种简单易行、低成本、能耗低、高效率、易推广、可控且电化学优良的MnO₂制备技术路线。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高效制备钾、钠共掺杂片层状二氧化锰的方法。本发明具有制备简单，低成本，低能耗，高效率，易推广，可控，可大规模的制备钾、钠共掺杂片层二氧化锰等特点。

本发明的技术方案：一种高效制备钾、钠共掺杂片层状二氧化锰的方法，包括有以下步骤：

(1)将Na₂SO₃放到蒸馏水中搅拌，得到Na₂SO₃溶液，备用；

(2)将KMnO₄放到蒸馏水中搅拌，得到KMnO₄溶液，备用；

(3)将步骤(2)得到的KMnO₄溶液逐滴滴加到步骤(1)得到的Na₂SO₃溶液中，搅拌进行共沉淀反应，得到棕色颗粒状沉淀悬浊液；

(4)将步骤(3)中得到的棕色颗粒状沉淀悬浊液通过蒸馏水进行抽滤洗涤，干燥，得到钾、钠共掺杂片层状二氧化锰。

前述的高效制备钾、钠共掺杂片层状二氧化锰的方法中，所述步骤(1)中，Na₂SO₃溶液的浓度为1-10g/L。

前述的高效制备钾、钠共掺杂片层状二氧化锰的方法中，所述步骤(2)中，KMnO₄溶液的浓度为1-5g/L。