一种钼酸锰微纳米材料及其制备方法和应用与流程

【技术领域】

本发明属于无机微纳米材料制备领域，涉及一种钼酸锰微纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

近年来随着科技的飞速发展，人们对能源的需求量逐年增长，常规的化石能源由于无节制的使用而日渐枯竭，同时带了严重的环境问题，因此人们把目光转向新型绿色能源。锂离子电池作为一种高效绿色能源，已经被广泛应用于便携式电子产品、电动车辆、航空航天以及国防装备等领域。负极材料是锂电池的重要组成部分，决定了锂电池的性能。商业化的负极材料多以石墨为主，石墨的理论比容量相对较低，难以满足市场对高容量电池的需求，因此迫使人们开发高比容量的电极材料。

钼酸盐(mmoo4)是双金属氧酸盐，具有较高的理论比容量和良好的电化学性能，被认为是较为理想的锂电负极材料。钼酸锰作为钼酸盐的典型代表近年来被广泛研究。如中国专利cn201110347430.7公开了纳米片组装成微米棒结构的钼酸锰材料的制备方法；中国专利cn201110048928.3公开了钼酸锰钼酸钴分级异质结构纳米线的制备方法；中国专利cn20110347506.6公开了形貌规整钼酸锰纳米球的制备方法；中国专利cn201210012024.x公开了钼酸锰微晶的制备方法。

上述的制备方法步骤复杂、反应条件苛刻、生产成本高、使用大量的表面活性剂污染环境。本发明提供了一种可控制备钼酸锰微纳米电极材料的方法，该方法工艺简单、环境友好、所用原料易得、生产成本低、易于大规模生产等优点。通过调节实验参数，可以制备出不同形貌的钼酸锰微纳米结构。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种钼酸锰微纳米材料及其制备方法和应用，采用溶剂热-煅烧的方法，通过调节实验参数，可以合成特定形貌的钼酸锰。该方法工艺简单、环境友好、所用原料易得、生产成本低、易于大规模生产。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种钼酸锰微纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将四水醋酸锰在搅拌下溶于乙醇或乙二醇，得到混合溶液a；

2)将二水钼酸钠在搅拌下溶于乙醇或乙二醇，得到混合溶液b；

3)将混合溶液a和混合溶液b按照体积比为1:(1～2)混合搅拌15分钟后，移至反应釜中，密封；在120～180℃的温度下充分反应，然后将其抽滤、洗涤、干燥；

4)将步骤3)的产物在400～700℃的温度下煅烧，冷却至室温后得到不同形貌的钼酸锰微纳米材料。

本发明进一步的改进在于：

步骤1)中，四水醋酸锰的浓度为0.05～1摩尔/升。

步骤2)中，二水钼酸钠的浓度为0.05～1摩尔/升。

步骤3)中，反应时间为3～6小时。

步骤4)中，煅烧时间为3～6小时。

一种钼酸锰微纳米材料，所制备的钼酸锰微纳米材料的放电比容量为942.2mahg^-1，充电比容量为710.9mahg^-1。

所述钼酸锰微纳米材料作为电极材料的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明以常规的锰盐、钼酸盐为原料，通过溶剂热和煅烧两步法合成了纯度高，结晶度高、形貌可控的钼酸锰微纳米结构，该制备方法简单易操作、可重复性强、成本低、易于工业化生产。图3是所制备的钼酸锰在0.1ma/g下的充放电曲线，其放电比容量和充电比容量分别为942.2mahg-¹，710.9mahg-¹，说明所制备的钼酸锰具有较好的电化学活性。

【附图说明】

图1为所制备钼酸锰的扫描电镜图；

图2为所制备钼酸锰的xrd图；

图3为所制备钼酸锰的充放电曲线。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例进一步详细说明可控制备钼酸锰微纳米电极材料的方法，产物的微观结构及性能：

实施例1：

将四水醋酸锰在搅拌条件下溶于乙醇配置成0.05摩尔/升，记为混合溶液a；

将二水钼酸钠在搅拌条件下溶于乙醇配置成0.05摩尔/升，记为混合溶液b；

将混合溶液a和混合溶液b(体积比为1:0.5)混合搅拌10分钟后，移至反应釜中，密封，在140℃温度反应3小时，然后将其抽滤、洗涤、干燥；

将步骤3)的产物在一定400℃氩气下煅烧5小时，冷却至室温后得到不同形貌的钼酸锰微纳米材料。

实施例2：

1)将四水醋酸锰在搅拌条件下溶于乙醇配置成0.2摩尔/升，记为混合溶液a；

2)将二水钼酸钠在搅拌条件下溶于乙醇配置成0.05摩尔/升，记为混合溶液b；

3)将混合溶液a和混合溶液b(体积比为1:1)混合搅拌10分钟后，移至反应釜中，密封，在一定温度反应数小时，然后将其抽滤、洗涤、干燥；

4)将步骤3)的产物在一定500℃氩气下煅烧6小时，冷却至室温后得到不同形貌的钼酸锰微纳米材料。

实施例3：

1)将四水醋酸锰在搅拌条件下溶于乙二醇配置成0.2摩尔/升，记为混合溶液a；

2)将二水钼酸钠在搅拌条件下溶于乙二醇配置成0.05摩尔/升，记为混合溶液b；

3)将混合溶液a和混合溶液b(体积比为1:1)混合搅拌10分钟后，移至反应釜中，密封，在一定温度反应数小时，然后将其抽滤、洗涤、干燥；

4)将步骤3)的产物在一定500℃氩气下煅烧6小时，冷却至室温后得到不同形貌的钼酸锰微纳米材料。

实施例4：

1)将四水醋酸锰在搅拌条件下溶于乙二醇配置成0.2摩尔/升，记为混合溶液a；

2)将二水钼酸钠在搅拌条件下溶于乙二醇配置成0.05摩尔/升，记为混合溶液b；

3)将混合溶液a和混合溶液b(体积比为1:1)混合搅拌10分钟后，移至反应釜中，密封，在一定温度反应数小时，然后将其抽滤、洗涤、干燥；

4)将步骤3)的产物在一定600℃空气下煅烧4小时，冷却至室温后得到不同形貌的钼酸锰微纳米材料。

实施例5：

1)将四水醋酸锰在搅拌条件下溶于乙二醇配置成0.8摩尔/升，记为混合溶液a；

2)将二水钼酸钠在搅拌条件下溶于乙醇配置成0.8摩尔/升，记为混合溶液b；

3)将混合溶液a和混合溶液b(体积比为1:1.5)混合搅拌10分钟后，移至反应釜中，密封，在一定温度反应数小时，然后将其抽滤、洗涤、干燥；

4)将步骤3)的产物在一定700℃氩气下煅烧6小时，冷却至室温后得到不同形貌的钼酸锰微纳米材料。

图1为本实施例所制备钼酸锰的扫描电子显微镜图，产品呈蚕茧状，主要由纳米小颗粒和丝状钼酸锰组成。图2为所制备钼酸锰的xrd图。图3是所制备的钼酸锰在0.1ma/g下的充放电曲线，其放电比容量和充电比容量分别为942.2mahg^-1，710.9mahg^-1，说明所制备的钼酸锰具有较好的电化学活性。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。