一种钼酸锰碳复合纳米球及其制备方法与流程

本发明属于无机微纳米材料制备领域，尤其是一种钼酸锰碳复合纳米球及其制备方法。

背景技术：

随着化石燃料日渐枯竭和全球气候的变暖以及人们环保意识的增强，对于新型绿色能源的开发利用变得更加迫切。锂离子电池作为一种电化学能源储存设备，由于其安全高效，环境友好，因此在新能源开发研究中备受青睐。钼酸锰(mnmoo4)由于钼资源丰富，结构可调性强，活性位点多，使其在储能，发光，催化等领域应用广泛。

但是，钼酸锰微纳米结构不稳定，在低成本、大规模制备上尚存在一定的困难与挑战。如中国发明专利cn102502846a公开了纳米片组装成微米棒结构的钼酸锰材料；中国发明专利cn102154701a公开了钼酸锰钼酸钴分级异质结构纳米线；中国发明专利cn201210012024.x公开了钼酸锰微晶。上述发明公开的钼酸锰微纳米在制备过程中需要高温高压、工艺复杂，并且加入大量的表面活性剂(如ctab)，产物纯度一般不高。中国发明专利cn20110347506.6公开了钼酸锰纳米球的制备方法，但是采用的微波辐射法不利于工业化大规模制备。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种钼酸锰碳复合纳米球及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种钼酸锰碳复合纳米球的制备方法，包括以下步骤：

1)配制锰盐水溶液和钼酸盐水溶液；锰盐水溶液中锰离子的浓度为0.01～0.05mol/l，钼酸盐水溶液中钼酸根离子的浓度为0.3～0.5mol/l；将锰盐水溶液和钼酸盐水溶液按照体积比为1：(0.1～0.5)进行混合，得到反应液；

2)将反应液在室温下搅拌3-5h进行反应，反应结束后经清洗、干燥得到前驱体；

3)将前驱体分散在氨基苯酚衍生物水溶液中，得到反应液a，将反应液a在室温条件下搅拌反应1-5h，反应结束后经过滤、清洗、干燥后得到产物a；

其中，氨基苯酚衍生物水溶液的浓度为0.1～0.5mol/l，每100ml氨基苯酚衍生物水溶液中加入20mg前驱体；

4)将产物a在氩气气氛下、400～550℃煅烧1-3h，得到钼酸锰碳复合纳米球。

进一步的，步骤1)中锰离子来源为硝酸锰、醋酸锰、硫酸锰、碳酸锰或草酸锰。

进一步的，步骤1)中钼酸离子来源为钼酸钠或钼酸铵。

进一步的，步骤3)中氨基苯酚衍生物为2-羟基乙酰丙胺、2-氨基-4-硝基苯酚、2-氨基-4-氯苯酚、3-氨基-4-羟基苯磺酰胺、4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚、3-二乙氨基苯酚或4-乙酰胺基苯酚。

上述制备方法得到的钼酸锰碳复合纳米球，纳米球的粒径为40-70nm。

上述制备方法得到的钼酸锰碳复合纳米球作为锂离子电池负极材料的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的钼酸锰碳复合纳米球的制备方法，在常温常压下利用廉价易得的钼盐和锰盐在水溶液中制备出钼酸锰前驱体然后利用氨基苯酚衍生物所含氨基、羟基等活性官能团与钼酸锰的配位作用对其结构进行可控裁剪，使其形成纳米球形貌，接着通过煅烧得到钼酸锰碳复合纳米球；不同于现有技术从钼酸根和锰离子出发，自下而上的构筑钼酸锰纳米形貌和结构，本发明的制备方法采用相反的制备方式，从简单易得的钼酸锰前驱体出发，自上而下的对其结构进行裁剪，而且制备过程中不用添加表面活性剂；该制备方法绿色节能、工艺简单，克服了现有技术反应条件苛刻、工艺复杂的问题。

本发明的钼酸锰碳复合纳米球，粒径为40-70nm，具有较大的比表面积，提高了钼酸锰的电化学性能。

附图说明

图1为实施例1得到的钼酸锰碳复合纳米球的扫描电镜图；

图2为实施例1得到的钼酸锰碳复合纳米球的xrd图；

图3为实施例1得到的钼酸锰碳复合纳米球的电化学性能图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

1)分别配制浓度为0.01mol/l的硝酸锰水溶液和0.3mol/l的钼酸钠水溶液，按照体积比1：0.1混合后得到反应液；

2)将反应液静置10分钟，室温条件下搅拌3h，清洗干燥后得到前驱体；

3)将10mg前驱体分散在50ml浓度为0.1mol/l的2-羟基乙酰丙胺水溶液中，得到反应液a，室温条件下搅拌1h进行反应，反应结束后经过滤、清洗、干燥后得到产物a；

4)将产物a在氩气气氛下550℃煅烧2h，得到钼酸锰碳复合纳米球。

参见图1，图1为实施例1得到的钼酸锰碳复合纳米球的扫描电镜图；从图中可见所得的产品呈球状形貌，直径为40-70nm，该形貌具有较大的比表面积，有利于提高钼酸锰的电化学性能。

参见图2，图2为实施例1得到的钼酸锰碳复合纳米球的xrd图；其测试的2θ范围为10°～70°，从图中可以看出其衍射峰尖锐，衍射强度较高，和标准卡片的衍射峰角度基本一致，并未出现其它的杂峰，表明该制备方法合成的物质纯度高、结晶性良好。

参见图3，图3为实施例1得到的钼酸锰碳复合纳米球的电化学性能图，具体为在1a/g的电流密度下恒流充放电循环性能测试图，该测试进行了100次循环，电压区间为0.01—3.0v，从图中可以看出该样品的循环曲线较为平稳，并具有较高的比容量。在循环100次以后，其比容量可维持在422mah/g，表明该结构的钼酸锰碳复合纳米球具有良好的电化学性能。

实施例2

1)分别配制浓度为0.05mol/l的醋酸锰水溶液和0.5mol/l的钼酸铵水溶液，按照体积比1：0.5混合后得到反应液；

2)将反应液静置10分钟，室温条件下搅拌5h，清洗干燥后得到前驱体；

3)将10mg前驱体分散在50ml浓度为0.2mol/l的2-氨基-4-硝基苯酚水溶液中，得到反应液a，室温条件下搅拌5h进行反应，反应结束后经过滤、清洗、干燥后得到产物a；

4)将产物a在氩气气氛下400℃煅烧2h，得到钼酸锰碳复合纳米球。

实施例3

1)分别配制浓度为0.03mol/l的硫酸锰水溶液和0.4mol/l的钼酸钠水溶液，按照体积比1：0.3混合后得到反应液；

2)将反应液在室温条件下搅拌4h进行反应，反应结束后清洗干燥后得到前驱体；

3)将10mg前驱体分散在50ml浓度为0.5mol/l的2-氨基-4-氯苯酚水溶液中，得到反应液a，室温条件下搅拌3h进行反应，反应结束后经过滤、清洗、干燥后得到产物a；

4)将产物a在氩气气氛下450℃煅烧3h，得到钼酸锰碳复合纳米球。

实施例4

1)分别配制浓度为0.04mol/l的碳酸锰水溶液和0.3mol/l的钼酸铵水溶液，按照体积比1：0.4混合后得到反应液；

2)将反应液静置10分钟，室温条件下搅拌4h，清洗干燥后得到前驱体；

3)将10mg前驱体分散在50ml浓度为0.3mol/l的3-氨基-4-羟基苯磺酰胺水溶液中，得到反应液a，室温条件下搅拌3h进行反应，反应结束后经过滤、清洗、干燥后得到产物a；

4)将产物a在氮气气氛下550℃煅烧2h，得到钼酸锰碳复合纳米球。

实施例5

1)分别配制浓度为0.04mol/l的草酸锰水溶液和0.4mol/l的钼酸钠水溶液，按照体积比1：0.4混合后得到反应液；

2)将反应液静置10分钟，室温条件下搅拌4h，清洗干燥后得到前驱体；

3)将10mg前驱体分散在50ml浓度为0.5mol/l的4-乙酰胺基苯酚水溶液中，得到反应液a，室温条件下搅拌3h进行反应，反应结束后经过滤、清洗、干燥后得到产物a；

4)将产物a在氩气气氛下470℃煅烧2h，得到钼酸锰碳复合纳米球。

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。