空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料的制备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空心石墨碳球/ 二氧化锰纳米纤维复合材料的制备方法，更具体地说是涉及将将空心石墨碳球为模板剂，同高锰酸钾溶液反应，在空心石墨碳球上生成二氧化锰纤维，从而制备空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料的方法。
【背景技术】
[0002]二氧化锰价格低廉、资源丰富。对环境友好，比容量锆(理论比容量约1100F.g-1),是氧化钌等贵金属的理想替代物。有望取代氧化钌的有氧化锰，氧化镍，四氧化三钴五氧化二钒等。纳米碳材料因独特的纳米尺寸优势，使其自身具有巨大的比表面积，加之自身良好的导电性，使之在电化学电容器电极材料、导电添加剂等领域具有重要的应用前景。碳纳米纤维、碳纳米管和石墨烯是纳米碳材料的典型代表。
[0003]但是二氧化锰的导电性差，导致其电容性能不理想。良好的电化学性能归因于小于1.5匪的微孔以及大量具有电化学活性的含氧官能团和较低的等效串联电阻。根据双电层电容器的储能机理，碳基材料的比表面积起重要的作用。因此，为了解决二氧化锰导电性差的问题，采用不同的碳载体与氧化锰复合制备碳/Mn02复合材料。
[0004]目前，有报道了一维聚苯胺负载棒状纳米二氧化锰材料、氧化锰/碳纳米管超级电容器复合电极材料、氧化铋掺杂纳米二氧化锰复合材料的制备。本发明公开的是可适用于超级电容器材料的空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料的制备方法及其电化学性能分析。
【发明内容】
[0005]本发明公开了一种可适用于超级电容器材料的空心石墨碳球/ 二氧化锰纳米纤维复合材料的制备方法。即利用空心石墨碳球同高锰酸钾相互作用，通过在空心石墨碳球上生长二氧化锰纳米纤维，从而组成空心石墨碳球/ 二氧化锰纳米纤维复合材料。
[0006]本发明操作简单，所得空心石墨碳球/ 二氧化锰纳米纤维复合材料具有较高的离子传输性能，适用于超级电容器材料。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明利用空心石墨碳球同高锰酸钾相互作用，通过在空心石墨碳球上生长二氧化锰纳米纤维，从而组成空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料。
[0008]具体技术方案是:
1.通过化学气相法在球的表面沉积碳，并进一步在90度下石墨化，然后用20%HF溶去二氧化硅，得到空心石墨碳球；
2.将石墨碳球放到不同浓度(20%、30%、50%)的高锰酸钾溶液中；
3.70度下回流2小时，然后过滤，乙醇洗涤三次，并在90度烘箱中干燥；
4.得到不同二氧化锰含量(30%50%、60%)的空心石墨碳球/ 二氧化锰纳米纤维复合材料。
[0009]本发明的有益效果是:
本发明的一种空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料的制备方法。由于这种复合物由于其内部具有空心结构而有利于电子的传输，同时由于石墨碳良好的导电性能，因而具有更好的电化学活性。操作方法简单，成本低廉、可重复。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0011]图1为空心石墨碳球/ 二氧化锰纳米纤维复合材料(二氧化锰含量为60%)的透射电子显微镜图像。
[0012]图2为空心石墨碳球/ 二氧化锰纳米纤维复合材料(二氧化锰的含量分别为30%、50%,60%)以固定扫描速率(10 mv/s)在电势窗O到1v范围内的循环伏安曲线图。
【具体实施方式】
[0013]以下通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0014]所述方法如无特别说明，均为常规方法。所述材料如无特别说明，均能从公开商业途径购买得到。
[0015]实施例1
1，将大小为200nm左右的球状二氧化硅通过化学气相法在球的表面沉积碳，并进一步在90度下石墨化，然后用20%HF溶去二氧化硅。得到空心石墨碳球。
[0016]2，将石墨碳球放到不同浓度(20%、30%、50%)的高锰酸钾溶液中，70度下回流2小时，然后过滤，乙醇洗涤三次，并在90度烘箱中干燥。最终得到不同二氧化锰含量(30%50%,60%)的空心石墨碳球/ 二氧化锰纳米纤维复合材料。
【主权项】
1.本发明涉及超级电容器和纳米材料领域，尤其是一种可适用于超级电容器材料的空心石墨碳球/ 二氧化锰纳米纤维复合材料的制备方法，其特征是:利用空心石墨碳球同高锰酸钾相互作用，通在空心石墨碳球上生长二氧化锰纳米纤维，从而组成空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料的制备方法，其特征是:球状二氧化硅的大小是200nm左右。
3.根据权利要求1所述的一种空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料的制备方法，其特征是:通过化学气相法在球的表面沉积碳。
4.根据权利要求1所述的一种空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料的制备方法，其特征是:高锰酸钾溶液浓度为20%、30%、50%，烘箱中干燥石墨碳球的温度是90度。
【专利摘要】本发明公开了一种可适用于超级电容器材料的空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料的制备方法。即利用空心石墨碳球同高锰酸钾相互作用，通在空心石墨碳球上生长二氧化锰纳米纤维，从而组成空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料。本发明操作简单，所得空心石墨碳球/二氧化锰纳米纤维复合材料具有较高的离子传输性能，适用于超级电容器材料。
【IPC分类】H01G11-36, H01G11-26
【公开号】CN104599855
【申请号】CN201310529847
【发明人】谷涛, 沈绍典
【申请人】无锡华臻新能源科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年11月1日