一種制備Zr制造技術(shù)

一種制備Zr

Preparation of Zr

Preparation of Zr

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種制備Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料的方法
本專利技術(shù)涉及電極材料
，特別涉及一種制備Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料的方法。
技術(shù)介紹
目前，鋰離子電池已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于便攜式可再充電子產(chǎn)品、新能源汽車、軍事裝備以及航空航天等領(lǐng)域。過渡金屬氧化物由于其種類眾多且具有比C類材料更高的理論比容量而成為目前鋰電負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)。MnO2是一種重要的過渡金屬氧化物，它相對于其他過渡金屬氧化物的負(fù)極材料具有較高的理論比容量(1232mAh/g)，較低的放電平臺(約0.4V)，豐富的儲量、低的成本、較大的比表面積等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前景的鋰離子電池電極材料。MnO2具有α、β、γ、λ、ε、δ等多種晶型，是通過[MnO6]八面體基本單元以不同的連接方式組合而形成的，不同晶型之間存在明顯的結(jié)構(gòu)和性能差異。δ-MnO2是一種二維層狀結(jié)構(gòu)，這種層狀結(jié)構(gòu)使其具有較大的比表面積，有利于充放電過程中帶電粒子在晶格中移動及Li+的嵌入脫出，因而具有良好的電化學(xué)性能，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于電池材料中。但是作為鋰離子電池負(fù)極材料，δ-MnO2仍然面臨著一些嚴(yán)峻的問題，如：本征電子電導(dǎo)率(10-5～10-6S/cm)較低，不利于充放電過程中的電荷傳遞；并且具有較大的體積效應(yīng)，容易導(dǎo)致電極材料粉化，在循環(huán)過程中容量衰減較快。目前，國內(nèi)外對δ-MnO2的改性有三種方法：(1)在電極材料中摻雜金屬離子，提高電極材料的導(dǎo)電性；(2)制備復(fù)合電極材料，如與碳、導(dǎo)電聚合物的復(fù)合材料；(3)合成納米結(jié)構(gòu)的二氧化錳。金屬離子摻雜可以提高鋰離子電池電極材料的導(dǎo)電性，且制備方法簡單，設(shè)備和過程易控制。本研究通過水熱法合成了Zr4+摻雜δ-MnO2，該材料作為鋰離子電池負(fù)極材料具有良好的電化學(xué)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種制備Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料的方法，采用簡單水熱法制備出了Zr4+摻雜δ-MnO2納米片，所采用的制備工藝簡單、過程可控，此外所得產(chǎn)物晶相發(fā)育完整，純度高，分散性好。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種制備Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料的方法，包括以下步驟：步驟1：配制MnSO4·H2O濃度為0.002-0.008mol/L，MnSO4·H2O與KMnO4濃度比為1:2-1:10的混合溶液，混合溶液的總體積為30-40mL，攪拌5min使其混合均勻；步驟2：向混合溶液中加入0.0033-0.132mmol的Zr(NO3)2·5H2O，攪拌5min使其混合均勻；步驟3：將步驟2得到的混合溶液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜；步驟4：待反應(yīng)釜反應(yīng)后，冷卻降溫，將所得產(chǎn)物先用蒸餾水洗滌至中性后再用無水乙醇洗滌，最后經(jīng)烘箱干燥，得到Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料。所述的步驟3中混合溶液體積控制在反應(yīng)釜體積的60-80％。所述的步驟4中在反應(yīng)釜中120-200℃反應(yīng)12-20h。本專利技術(shù)的有益效果：本專利技術(shù)采用水熱法制備出了Zr4+摻雜δ-MnO2，所采用的制備工藝簡單、過程可控，此外所得產(chǎn)物晶相發(fā)育完整，純度高，形貌規(guī)則，分散性好；Zr4+摻雜δ-MnO2具有由二維納米片組裝的多孔結(jié)構(gòu)。Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料的制備有望使δ-MnO2作為負(fù)極材料的電化學(xué)性能得到進(jìn)一步改善。附圖說明圖1是本專利技術(shù)制備的產(chǎn)物的XRD圖譜。圖2是本專利技術(shù)產(chǎn)物的SEM圖。圖3是Zr4+摻雜δ-MnO2在電流密度為100mAg-1下的首次充放電性能圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1步驟1：稱取0.01gMnSO4·H2O與0.047gKMnO4，量取30mL去離子水，配制成混合溶液，攪拌5min使其混合均勻。步驟2：向混合溶液中加入0.001g的Zr(NO3)2·5H2O，攪拌5min使其混合均勻。步驟3：將步驟2得到的混合溶液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜，溶液體積控制在反應(yīng)釜體積的60％。步驟4：待反應(yīng)釜在140℃反應(yīng)12h后，冷卻降溫，將所得產(chǎn)物先用蒸餾水洗滌至中性后再用無水乙醇洗滌，最后經(jīng)烘箱干燥，得到Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料。實(shí)施例2步驟1：稱取0.047gMnSO4·H2O與0.28gKMnO4，量取35mL去離子水，配制成混合溶液，攪拌5min使其混合均勻。步驟2：向混合溶液中加入0.045g的Zr(NO3)2·5H2O，攪拌5min使其混合均勻。步驟3：將步驟2得到的混合溶液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜，溶液體積控制在反應(yīng)釜體積的70％。步驟4：待反應(yīng)釜在180℃反應(yīng)20h后，冷卻降溫，將所得產(chǎn)物先用蒸餾水洗滌至中性后再用無水乙醇洗滌，最后經(jīng)烘箱干燥，得到Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料。實(shí)施例3步驟1：稱取0.019gMnSO4·H2O與0.119gKMnO4，量取37.5mL去離子水，配制成混合溶液，攪拌5min使其混合均勻。步驟2：向混合溶液中加入0.023g的Zr(NO3)2·5H2O，攪拌5min使其混合均勻。步驟3：將步驟2得到的混合溶液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜，溶液體積控制在反應(yīng)釜體積的75％。步驟4：待反應(yīng)釜在120℃反應(yīng)16h后，冷卻降溫，將所得產(chǎn)物先用蒸餾水洗滌至中性后再用無水乙醇洗滌，最后經(jīng)烘箱干燥，得到Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料。實(shí)施例4步驟1：稱取0.034gMnSO4·H2O與0.19gKMnO4，量取40mL去離子水，配制成混合溶液，攪拌5min使其混合均勻。步驟2：向混合溶液中加入0.008g的Zr(NO3)2·5H2O，攪拌5min使其混合均勻。步驟3：將步驟2得到的混合溶液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜，溶液體積控制在反應(yīng)釜體積的80％。步驟4：待反應(yīng)釜在160℃反應(yīng)16h后，冷卻降溫，將所得產(chǎn)物先用蒸餾水洗滌至中性后再用無水乙醇洗滌，最后經(jīng)烘箱干燥，得到Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種制備Zr4+摻雜δ?MnO2納米多孔材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：配制MnSO4·H2O濃度為0.002?0.008mol/L，MnSO4·H2O與KMnO4濃度比為1:2?1:10的混合溶液，混合溶液的總體積為30?40mL，攪拌5min使其混合均勻；步驟2：向混合溶液中加入0.0033?0.132mmol的Zr(NO3)2·5H2O，攪拌5min使其混合均勻；步驟3：將步驟2得到的混合溶液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜；步驟4：待反應(yīng)釜反應(yīng)后，冷卻降溫，將所得產(chǎn)物先用蒸餾水洗滌至中性后再用無水乙醇洗滌，最后經(jīng)烘箱干燥，得到Zr4+摻雜δ?MnO2納米多孔材料。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種制備Zr4+摻雜δ-MnO2納米多孔材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：配制MnSO4·H2O濃度為0.002-0.008mol/L，MnSO4·H2O與KMnO4濃度比為1:2-1:10的混合溶液，混合溶液的總體積為30-40mL，攪拌5min使其混合均勻；步驟2：向混合溶液中加入0.0033-0.132mmol的Zr(NO3)2·5H2O，攪拌5min使其混合均勻；步驟3：將步驟2得到的混合溶液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：夏傲，于婉茹，宜玨，談國強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：陜西科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西,61