基十四烷基氯化麟正下基十四烷基氯化麟为摩尔比1:1的混合添加剂。所 组装的儀空气电池在不同倍率的电流密度下的放电曲线是采用Land CT2001A电化学测试 系统中分析表征。经电化学测试表明：该材料所组装的儀空气电池的正极电催化膜获得了 良好的电池电压平台和放电时间。
[0026] 实施例3:边长为300-400纳米立方体的Μπ2化和Μπ3〇4混合物相材料
[0027] 在室溫下，W50%硝酸儘(Μη(Ν〇3)2)溶液、一水硫酸儘(MnS〇4 ·此0)为起始原料， Ξ己基十四烷基氯化麟和Ξ正下基十四烷基氯化麟的离子液体混合物为金属离子馨合剂 和结构诱导剂，蒸馈水为反应介质，采用离子液体辅助微波福射法制备ΜΠ203和ΜΠ3化混合物 相的纳米立方体电催化材料，具体合成方法为:第一、量取50 %硝酸儘(Μη ( Μ)3 ) 2)溶液12毫 升、称量一水硫酸儘(MnS〇4 ·此0)0.0500克，将其溶解于100毫升蒸馈水中，配制前驱体溶 液；称量Ξ己基十四烷基氯化麟和Ξ正下基十四烷基氯化麟的离子液体混合物0.2000克， Ξ己基十四烷基氯化麟正下基十四烷基氯化麟的重量比为1:2。第二、称量0.0600克的 高儘酸钟固体，加入20毫升蒸馈水，充分揽拌10分钟，得到均一溶液;第Ξ、将第一和第二步 得到的溶液充分混合，并在磁力揽拌器上高速揽拌15分钟;第四、将第Ξ步所述混合物置于 带有回流冷却装置的微波福射反应器中，冷却水进口溫度为20°C，出口溫度为23°C，冷却水 流量为0.化/min，加热功率为350瓦，反应溫度为100°C，持续反应60分钟;第五、待反应结束 后，将所得超细悬浊液灰黑色沉淀用蒸馈水及乙醇溶液分别润洗6次，并于80°C恒溫环境中 干燥14小时，即可制备Μη化纳米片和纳米颗粒团聚的前驱体纳米材料;第六、将第五步制备 的Μη化纳米片和纳米颗粒团聚的前驱体纳米材料，在空气气氛的马弗炉中900°C烧结10小 时，经与氧气反应完成物相和形貌的转化过程，便得到了 Mm〇3和Μπ3〇4混合物相的纳米立方 体。该Μη2〇3和Μπ3〇4混合物相的纳米立方体经X射线衍射分析测试鉴定为Mn3〇4(JCPDS卡片号 1-1127)和Mn2〇3(JCPDS卡片号1-1061)的混合物相;经SEM测试表明其边长为300~400纳米 的立方体，形貌尺寸规整。所述儀空气电池的空气电极是由防水透气层和电催化导电层压 制而成，按照顺序依次为防水透气层、304不诱钢集流网及电催化导电层;而防水透气层是 将乙烘黑、聚四氣乙締乳液、硫酸钢均匀混合，用机械揽拌浆揽拌原料成糊状，再经压密后 得到防水透气膜，厚度为100~850微米；电催化剂是Μπ2〇3和Μπ3〇4混合物相的纳米立方体电 催化材料、高比表面积乙烘黑、聚四氣乙締乳液均匀混合，其重量比为5:4:1;并机械揽拌 20min后，使用压片机用2MPa压力压密Imin后成表面光滑、密度均一的电催化膜，厚度为100 ~850微米。电解液配比为2.6M Mg(N〇3)2和3.6M化N02混合电解质中性电解液，并复配 5wt%的Ξ己基十四烷基氯化麟正下基十四烷基氯化麟为摩尔比1:1的混合添加剂。所 组装的儀空气电池在不同倍率的电流密度下的放电曲线是采用Land CT2001A电化学测试 系统中分析表征。经电化学测试表明：该材料所组装的儀空气电池的正极电催化膜获得了 良好的电池电压平台和放电时间。
【主权项】
1. 本发明专利提供一种儀空气电池用Mn2〇3和Mn3〇4混合物相的纳米立方体电催化剂设 计合成，其W50%硝酸儘(Mn(N03)2)溶液、一水硫酸儘(MnS〇4 ?此O)为起始原料，S己基十 四烷基氯化麟和=正下基十四烷基氯化麟的离子液体混合物为金属离子馨合剂和结构诱 导剂，蒸馈水为反应介质，采用离子液体辅助微波福射法制备Mm〇3和Mn3〇4混合物相的纳米 立方体电催化材料，具体合成方法为： 第一、量取50%硝酸儘(Mn(N〇3)2)溶液10~20毫升、称量一水硫酸儘(MnS〇4 ?出0) 0.0500克，将其溶解于100毫升蒸馈水中，配制前驱体溶液;称量=己基十四烷基氯化麟和 =正下基十四烷基氯化麟的离子液体混合物0.2000~2.000克，=己基十四烷基氯化麟:= 正下基十四烷基氯化麟的重量比为1:1~1:10; 第二、称量0.0200~0.8782克的高儘酸钟固体，加入20毫升蒸馈水，充分揽拌10分钟， 得到均一溶液； 第=、将第一和第二步得到的溶液充分混合，并在磁力揽拌器上高速揽拌15分钟； 第四、将第=步所述混合物置于带有回流冷却装置的微波福射反应器中，冷却水进口 溫度为20°C，出口溫度为23°C，冷却水流量为0.化/min，加热功率为100~1000瓦，反应溫度 为80~150 °C，持续反应3~90分钟； 第五、待反应结束后，将所得超细悬浊液灰黑色沉淀用蒸馈水及乙醇溶液分别润洗5~ 7次，并于80°C恒溫环境中干燥14小时，即可制备Mn化纳米片和纳米颗粒团聚的前驱体纳米 材料，Mn〇2的JCPDS卡片号为2-567，空间群:P42/mnm(no. 136)，a= 4.38A, C= 2.85 A; 第六、将第五步制备的Mn化纳米片和纳米颗粒团聚的前驱体纳米材料，在空气气氛的马 弗炉中500~1200°C烧结1~12小时，经与氧气反应完成物相和形貌的转化过程后，便得到 了 Mn2〇3和Mn3〇4混合物相的纳米立方体。2. 根据权利要求1所述一种儀空气电池用Mm〇3和Mn3〇4混合物相的纳米立方体电催化剂 设计合成，其特征在于:所述Mn2〇3和Mm化混合物相的纳米立方体经X射线衍射分析测试鉴 定:Mri3〇4 的物相为 JCPDS 卡片号 1-1127、空间群：I41/amd(no.l41)，a=5.75A，c = 9.42A，而 Mn2〇3的物相为JCPDS卡片号1-1061、空间群：Ia-3(no. 206)，a=9.4lA;经SEM测试表明其边 长为100~400纳米的立方体，形貌尺寸规整。3. 根据权利要求1所述一种儀空气电池用Mm〇3和Mn3〇4混合物相的纳米立方体电催化剂 设计合成，其特征在于:所述儀空气电池的空气电极是由防水透气层和电催化导电层压制 而成，按照顺序依次为防水透气层、集流网及电催化导电层;而防水透气层是将乙烘黑、聚 四氣乙締乳液、硫酸钢均匀混合，用机械揽拌浆揽拌原料成糊状，再经压密后得到防水透气 膜，厚度为100~850微米；电催化剂是Mn2〇3和Mn3〇4混合物相的纳米立方体电催化材料、高 比表面积乙烘黑、聚四氣乙締乳液均匀混合，其重量比为5:4:1;并机械揽拌20min后，使用 压片机用2MPa压力压密Imin后成表面光滑、密度均一的电催化膜，厚度为100~850微米;电 解液配比为2.6M Mg(N〇3)2和3.6M化N02混合电解质中性电解液，并复配1~15wt%的S己 基十四烷基氯化麟正下基十四烷基氯化麟为摩尔比1:1的混合添加剂;所组装的儀空气 电池在不同倍率电流密度下的放电曲线是采用Land CT2001A电化学测试系统中测试表征； 经电化学测试表明：该材料所组装的儀空气电池的正极电催化膜获得了良好的电池电压平 台和放电时间。
【专利摘要】本专利的
【发明内容】
在于提供一种镁空气电池用Mn2O3和Mn3O4混合物相的纳米立方体电催化剂设计合成，合成过程中采用三己基十四烷基氯化膦和三正丁基十四烷基氯化膦的混合离子液体为金属离子螯合剂和结构诱导剂，进而氧化锰纳米材料生长为高结晶性结构。该离子液体辅助微波辐射具有合成反应条件温和、高效合成、纳米产物可控性佳、产率高等优势，该合成方法为Mn2O3和Mn3O4混合物相的纳米立方体的氧催化综合性能提供了必要的技术保障。
【IPC分类】H01M4/90, H01M12/06, B82Y40/00, B82Y30/00
【公开号】CN105655602
【申请号】
【发明人】李春生, 孙嬿, 马雪刚, 王莉娜, 冯佳, 毛晓亮, 王通
【申请人】华北理工大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月30日