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1、纳米二氧化锰材料的制备第4卷 第3期1998年8月电化学ELECTROCHEMISTRYVol.4 No.3Aug.1998)纳米电极材料的制备及其电化学性质研究(Ⅲ—微乳液中通氧气制备MnO2及其性能刘玲 夏熙3()①12纳米二氧化锰材料的制备第4卷 第3期1998年8月电化学ELECTROCHEMISTRYVol.4 No.3Aug.1998)纳米电极材料的制备及其电化学性质研究(Ⅲ—微乳液中通氧气制备MnO2及其性能刘玲 夏熙3()①12MnO2,对所得样品进行了化,,MnO2,平均粒径在纳米级范围内.再经恒电流放电
2、,循环伏安,交流阻抗等测试,发现在适当制备条件下所得纳米MnO2具有良好的放电性能,并对此作了初步的理论探讨.微乳液法,纳米微粒,MnO2,电化学活性关键词当前纳米MnO2制备仅限于溶胶法[1],溶胶凝胶法[2～4].而微乳法有其特殊的结构,乃将金属盐溶解在油相,被表活剂包围着的水核中,在水核中发生化学反应所产生的微粒可以十分微小,而且也比较均匀.本文用微乳液中通氧气法首次成功地制备出了纳米MnO2,并对其电化学性能做了研究.1 实验方法1.1 样品的制备微乳液体系采用正己醇/TritonX2100(简写为TX2100)/环己
3、烷/水溶液[5].先将正己醇和TX2100以3∶2(重量比)配制,再加入环己烷,比例为正己醇/TX2100∶环己烷=1∶5(体积比),搅拌充分,将锰盐溶液与其混合,使锰盐增溶于微乳液体系中,滴加氨水,形成透明稳定的Mn(OH)2微乳液体系,再通氧气,使之形成MnO2,然后用丙酮使沉淀分离,超速离心,分别用丙酮和水反复清洗,90℃恒温十几小时,然后于300℃下灼烧24h,所得样品记为A.取A样1份,用1∶9H2SO4(体积比)于90℃下处理1h,分离,用蒸馏水洗至中性,90℃干燥十几小时,所得样品记为B.取A样品1份,650～7
4、00℃下灼烧5h,然后用1∶9H2SO4(体积比)于90℃下处理1h,分离,用蒸馏水洗至中性,90℃干燥十几个小时,所得样品记为C.1.2 X射线衍射分析日本理学D/MAX2A型XRD仪,电压35kV,电流20mV,扫速2°/min.将实验所得XRD图中的最强峰宽化后,与SiO2标准谱图进行比较,用Scherrer公式计算平均粒径(Dhkl).①12本文1997210213收到,1998201213收到修改稿3 通讯联系人)第3期 刘 玲等:纳米电极材料的制备及其电化学性质研究(Ⅲ・329・1.3 样品成分分析用硫酸亚
5、铁法[6]测各样品中Mn的含量,MnO122含量及MnOx的x值.1.4 电镜实验将样品置于乙醇中,通过超声波分散取样.用日本电子公司12002EX型透射电镜拍片.1.5恒电流放电实验模拟电池采用三电极结构,用恒电流放电测试系统测试.:将80,20mg石墨,10mg乙炔黑,装入电池模具.辅助电极:将80mm长的铂丝绕成螺旋状.参比电极:.9L.所用仪器为电化学常规仪器.1.6Workstation.研究电极:与上节同.扫描范围从+0.4～-1.0V,1mV/s,用Chi660软件自动记录.1.7 分形维数[7]研究电极同上,用
6、Chi660电化学工作站及软件系统测阻抗,采集数据并进行处理,ln
7、Z
8、α.与ln
9、W
10、呈线性关系,斜率为α(恒相位角元),α与分形维数(Df)有如下关系:Df=322 实验结果与讨论2.1 样品的成份分析表1 微乳液通氧制备MnO2样品的化学分析结果Tab.1 ChemicalanalysisdataoftheMnO2samplessynthesizedbymicroemulsionmethod样品ABMn/%365.859.480.890.8x(MnO)1.92.0 3相对于样品总量的% 图1 MnO2样品的XRD谱图F
11、ig.1XRDpatternoftheMnO2samplessynthe2sizedbymicroemulsionmethoda)SamplcA,b)Shttp://www.wenku1.comampleB,c)SampleC表1列出上述各样品的化学分析结果,可看出,A样中MnO2含量最低,而含Mn量却高,表)和Mn(Ⅲ),并未氧化为Mn(Ⅳ).酸化处理后B样的MnO2含明样品中含有一定量的Mn(Ⅱ量增大是由于部分低价Mn通过Mn2O3+H2SO4→MnO2+MnSO4+H2O反应被转化为Mn(Ⅳ),部分Mn(Ⅱ)在酸化后及后
12、处理时被洗去,而C样则由于在650～700℃12下灼烧,除去了)以及部分MnO2均可形成Mn2O3,再于热硫酸作用下按上式生更多的杂质,此际部分Mn(Ⅱ成γ2MnO2,即所谓的晶型重整.作为电池的正极材料应是γ2MnO2.因此可判断,B,C的性能要优于A.2.2 XRD分析结
