一种二氧化锰纳米棒的制备方法与流程

本发明属于二氧化锰纳米棒制备领域，具体是一种二氧化锰纳米棒的制备方法。

背景技术：

1、二氧化锰是研究较为广泛的多功能过渡金属氧化物，它具有环境友好、价格低廉、资源丰富等优点，并具有优异的物理和化学性能。由于它的形貌多态性及晶体结构的丰富性，经常被用在催化、离子交换、分子筛吸附、生物传感器、电池电极材料及储能能领域。

2、二氧化锰资源丰富、价格低廉、环境友好、具有优良的赝电容特性，因此成为备受关注的赝电容电极材料。但是二氧化锰的电导率较低，电荷转移电阻较大，成为其商业化应用的瓶颈。而近年来，纳米二氧化锰特别是一维二氧化锰纳米结构如纳米针、纳米棒、纳米线、纳米管等由于独特的光学、电学、磁学以及机械性能而备受关注。因此，为了解决上述问题，有必要提出一种二氧化锰纳米棒的制备方法，以kmno4为氧化剂制备的mno2纳米棒具有较好的电容性能、较高的比电容值和功率特性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种二氧化锰纳米棒的制备方法，以kmno4为氧化剂制备的mno 2纳米棒具有较好的电容性能、较高的比电容值和功率特性。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种二氧化锰纳米棒的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一：按摩尔比2:3称取kmno4和mncl2·4h2o分别溶解在80-100ml的去离子水中配制溶液；将溶液分别加热至40-50℃后，搅拌形成均质前驱体溶液；

4、步骤二：按照摩尔比1∶10称取k2cr2o7和kmno4并配置其混合液，待其完全溶解；

5、步骤三：将mncl2·4h2o均质前驱体溶液放在带回流装置的磁力搅拌器上，在磁力搅拌状态下将k2cr2o7和kmno4混合液缓慢加入其中，溶液逐渐变为棕色，开启回流冷却水并加热至沸腾，保持回流沸腾2h；

6、步骤四：自然冷却至室温后，将所得样品抽滤，并反复洗涤；将样品在80℃下干燥12h，充分研磨得粉末状mno2纳米棒。

7、进一步，步骤四中，将样品过滤清洗至中性。

8、进一步，步骤一中，通过定量装置对kmno4进行称取，定量装置包括控制器和滤筒，滤筒内可拆卸连接有若干滤网，不同高度的滤网孔径从上至下依次减小；

9、位于最底部的滤网下方设有倾斜布置的引导板，引导板与滤筒内侧壁固定连接；

10、滤筒侧壁开有开口，开口位于引导板最低处顶部；开口处设有开关组件，开关组件与控制器电连接；

11、滤筒的外侧壁上固定连接有支撑台，支撑台顶部安装有称重仪，称重仪与控制器电连接，称重仪顶部放置有量杯，量杯位于开口下方。

12、进一步，开关组件包括连板，连板上开有通槽和滑槽，连板的中部设有第一板，第一板靠近连板的一侧固定连接有限位块，限位块位于滑槽内与滑槽滑动配合；

13、第一板远离限位块的一侧固定连接有连杆，连杆的两端均开有限位槽；

14、第一板的上方和下方均设有第二板，第二板远离第一板的一侧分别与连板上部和下部铰接；第二板上均固定连接有限位球，限位球分别位于连杆两端的限位槽内；

15、开口的侧壁上安装有用于推动限位块的电推杆，电推杆的输出端位于滑槽内与限位块固定连接；电推杆与控制器电连接。

16、进一步，支撑台顶部固定连接有橡胶层。

17、进一步，滤筒底部固定连接有防滑层。

18、进一步，量杯整体结构透明。

19、进一步，量杯上刻制有刻度线。

20、采用上述方案后实现了以下原理以及有益效果：

21、(1)本发明以kmno4为氧化剂所得的mno 2纳米棒具有较好的电容性能；通过本发明方法制备的mno 2纳米棒具有较高的比电容值和功率特性；通过本发明方法制备的mno 2纳米棒具有放电容量大、活性强、体积小和寿命长等特点。该制备方法工艺过程简单，反应条件温和，原料来源丰富和方便，适合规模化生产。通过本方法所制备的mno 2纳米棒可以用于电池的正极材料，光化学反应的催化剂，还可以用于其他工业领域，具有重要应用前景。

22、(2)本发明在称取kmno4时，为提高称取kmno4的精确性，可采用定量装置对kmno4进行称取；在使用定量装置时，为提高后续的精确度，需提前对kmno4进行多层过滤，过滤至最底部的kmno4掉落至开口处，开口处的开关组件可重复的开启和关闭，使kmno4间断掉落至量杯内，称重仪对量杯和kmno4进行称取，并将称重信息传输给控制器，当量杯内的kmno4达到或接近理想值，可完全关闭通槽。

技术特征：

1.一种二氧化锰纳米棒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的二氧化锰纳米棒的制备方法，其特征在于：步骤四中，将样品过滤清洗至中性。

3.根据权利要求2所述的二氧化锰纳米棒的制备方法，其特征在于：步骤一中，通过定量装置对kmno4进行称取，定量装置包括控制器和滤筒，滤筒内可拆卸连接有若干滤网，不同高度的滤网孔径从上至下依次减小；

4.根据权利要求3所述的二氧化锰纳米棒的制备方法，其特征在于：开关组件包括连板，连板上开有通槽和滑槽，连板的中部设有第一板，第一板靠近连板的一侧固定连接有限位块，限位块位于滑槽内与滑槽滑动配合；

5.根据权利要求4所述的二氧化锰纳米棒的制备方法，其特征在于：支撑台顶部固定连接有橡胶层。

6.根据权利要求5所述的二氧化锰纳米棒的制备方法，其特征在于：滤筒底部固定连接有防滑层。

7.根据权利要求6所述的二氧化锰纳米棒的制备方法，其特征在于：量杯整体结构透明。

8.根据权利要求7所述的二氧化锰纳米棒的制备方法，其特征在于：量杯上刻制有刻度线。

技术总结
本发明公开了二氧化锰纳米棒制备领域的一种二氧化锰纳米棒的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按摩尔比2:3称取KMnO<subgt;4</subgt;和MnCl<subgt;2</subgt;·4H<subgt;2</subgt;O分别溶解在80‑100ml的去离子水中配制溶液；将溶液分别加热至40‑50℃后，搅拌形成均质前驱体溶液；步骤二：按照摩尔比1∶10称取K<subgt;2</subgt;Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;和KMnO<subgt;4</subgt;并配置其混合液，待其完全溶解；步骤三：将MnCl<subgt;2</subgt;·4H<subgt;2</subgt;O均质前驱体溶液放在带回流装置的磁力搅拌器上，磁力搅拌状态下将K<subgt;2</subgt;Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;和KMnO<subgt;4</subgt;混合液缓慢加入其中，溶液逐渐变为棕色，开启回流冷却水并加热至沸腾，保持回流沸腾2h；步骤四：自然冷却至室温后，将所得样品抽滤，并反复洗涤；将样品在80℃下干燥12h，充分研磨得粉末状MnO<subgt;2</subgt;纳米棒；以KMnO<subgt;4</subgt;为氧化剂所得的MnO<subgt;2</subgt;纳米棒具有较好的电容性能、较高的比电容值和功率特性。

技术研发人员：陈奇志,赵双良,刘作华,史磊,王智青,卢彦越,黄中伟
受保护的技术使用者：广西汇元锰业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16