制备锰基氧化物纳米颗粒的锰基组合物、制备方法与流程

本申请涉及材料领域，具体涉及一种制备锰基氧化物纳米颗粒的锰基组合物、制备方法。

背景技术：

1、目前技术成熟度较高的锂离子电池占据了主要的储能市场。然而，锂元素储量较低、价格高昂、且有机电解液存在安全隐患。二次锌离子电池采用水系电解液，具有独特的安全优势。水系锌离子电池因其锌负极具有较高的理论容量(820mah g-1)和较低的氧化电位(-0.76v vs.标准氢电极)而引起了人们的研究兴趣。为了获得最佳的储能效果，锰基氧化物、钒基氧化物、普鲁士蓝类似物等正极材料被开发。由于原材料丰富、低成本和高安全性，基于锰氧化物的锌离子电池获得了快速的发展。相比于普鲁士蓝类似物的低容量和钒氧化物的高成本，锰氧化物似乎更具有产业化的可能性。

2、常见的锰基氧化物的制备方法是利用高锰酸钾还原或二价锰离子直接氧化，但其制备得到的锰基氧化物孔隙率低、活性位点有限，无法满足大量锌离子快速和可逆的嵌入/脱出。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种制备锰基氧化物纳米颗粒的锰基组合物、制备方法，以提高制备得到的锰基氧化物纳米颗粒的孔隙率及活性位点数量。

2、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种制备锰基氧化物纳米颗粒的锰基组合物，所述锰基组合物包括：物质的量为0.60～0.80mmol的四水氯化锰溶液；物质的量为1～3mmol的对苯二甲酸溶液；体积为15～25ml的无水乙醇；体积为25～35ml的n,n-二甲基甲酰胺。

3、在一种可选的方式中，所述四水氯化锰溶液的物质的量为0.80mmol；所述对苯二甲酸溶液的物质的量为3mmol；所述无水乙醇的体积为25ml；所述n,n-二甲基甲酰胺的体积为35ml。

4、根据本申请锰基组合物制备得到的锰基氧化物，相较于现有锰基氧化物的孔隙率有所提升，其活性位点也得到了显著提升。

5、根据本申请实施例的另一方面，提供了一种锰基氧化物纳米颗粒的制备方法，所述制备方法包括：将四水氯化锰溶液和对苯二甲酸溶液溶解于无水乙醇和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，得到混合溶解溶液；将所述混合溶解溶液进行溶剂热反应后利用洗涤试剂进行洗涤，干燥得到锰基金属有机框架纳米颗粒；将所述锰基金属有机框架纳米颗粒进行煅烧，得到所述锰基氧化物纳米颗粒。

6、在一种可选的方式中，所述四水氯化锰溶液的物质的量为0.60～0.80mmol；所述对苯二甲酸溶液的物质的量为1～3mmol。

7、在一种可选的方式中，所述四水氯化锰溶液的浓度为0.014～0.018mmol/l；所述对苯二甲酸溶液的浓度为0.020～0.058mmol/l。

8、在一种可选的方式中，所述无水乙醇和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液中所述无水乙醇的体积为15～25ml，所述n,n-二甲基甲酰胺的体积为25～35ml。

9、在一种可选的方式中，所述四水氯化锰溶液的物质的量为0.80mmol；所述对苯二甲酸溶液的物质的量为3mmol；所述无水乙醇的体积为25ml；所述n,n-二甲基甲酰胺的体积为35ml。

10、在一种可选的方式中，所述溶剂热反应的温度为150～180℃，反应时间为6～12h。

11、在一种可选的方式中，所述洗涤试剂为去离子水和乙醇溶液。

12、在一种可选的方式中，干燥温度为60～70℃，干燥时间为12～14h。

13、在一种可选的方式中，所述将所述锰基金属有机框架纳米颗粒进行煅烧，得到所述锰基氧化物纳米颗粒，包括：以0.5～2℃/min的升温速度将所述锰基金属有机框架纳米颗粒加热至煅烧温度进行煅烧，并进行60～180min的保温操作，得到所述锰基氧化物纳米颗粒；其中，所述煅烧温度为400～550℃。

14、本申请锰基氧化物纳米颗粒的制备方法简单方便，通过简单的操作过程得到锰基金属有机框架纳米颗粒，并将其煅烧得到锰基氧化物纳米颗粒。

15、根据本申请实施例的另一方面，提供了一种制备锰基储能电极的组合物，所述组合物包括上述任一制备方法制备得到的锰基氧化物纳米颗粒，所述组合物还包括乙炔黑和聚偏氟乙烯；所述锰基氧化物纳米颗粒，乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为7：2：1。

16、根据本申请制备锰基储能电极的组合物制备得到的锰基储能电极，其比容量得到显著改善，比容量值增大，并且其拥有良好的循环稳定性。

17、上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种制备锰基氧化物纳米颗粒的锰基组合物，其特征在于，所述锰基组合物包括：

2.根据权利要求1所述的锰基组合物，其特征在于，所述四水氯化锰溶液的物质的量为0.80mmol；所述对苯二甲酸溶液的物质的量为3mmol；所述无水乙醇的体积为25ml；所述n,n-二甲基甲酰胺的体积为35ml。

3.一种锰基氧化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述四水氯化锰溶液的浓度为0.014～0.018mmol/l；所述对苯二甲酸溶液的浓度为0.020～0.058mmol/l。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述无水乙醇和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液中所述无水乙醇的体积为15～25ml，所述n,n-二甲基甲酰胺的体积为25～35ml。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的温度为150～180℃，反应时间为6～12h。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤试剂为去离子水和乙醇溶液。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，干燥温度为60～70℃，干燥时间为12～14h。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将所述锰基金属有机框架纳米颗粒进行煅烧，得到所述锰基氧化物纳米颗粒，包括：

10.一种制备锰基储能电极的组合物，所述组合物包括根据权利要求3至权利要求9中任一项所述的制备方法制备得到的锰基氧化物纳米颗粒，所述组合物还包括乙炔黑和聚偏氟乙烯；所述锰基氧化物纳米颗粒，乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为7：2：1。

技术总结
本申请涉及材料领域，具体涉及一种制备锰基氧化物纳米颗粒的锰基组合物、制备方法。制备锰基氧化物纳米颗粒的锰基组合物包括：物质的量为0.60～0.80mmol的四水氯化锰溶液；物质的量为1～3mmol的对苯二甲酸溶液；体积为15～25mL的无水乙醇；体积为25～35mL的N,N‑二甲基甲酰胺。制备方法包括：将四水氯化锰溶液和对苯二甲酸溶液溶解于无水乙醇和N,N‑二甲基甲酰胺的混合溶液中，得到混合溶解溶液；将混合溶解溶液进行溶剂热反应后利用洗涤试剂进行洗涤，干燥得到锰基金属有机框架纳米颗粒；将锰基金属有机框架纳米颗粒进行煅烧，得到锰基氧化物纳米颗粒。本申请制备得到的锰基氧化物纳米颗粒的孔隙率有所提升，其活性位点也得到了显著提升。

技术研发人员：冉思杰
受保护的技术使用者：重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22