一种六角星状的α-MnO2的制备方法及其ORR应用

摘要

本发明涉及无机纳米材料的制备方法领域，具体涉及一种六角星状的α-MnO2的制备方法及其ORR应用。一种六角星状的α-MnO2的制备方法，包含以下步骤：1）将醋酸锰；氯酸钾溶于蒸馏水中，搅拌完全溶解后形成溶液A；2）一边搅拌溶液A，一边加入醋酸形成溶液B；3）将溶液B置于140~160℃下水热反应4~12小时后得到所述六角星状的α-MnO2。本发明提供的制备方法的原料廉价易得，成本低，合成温度低，工艺简单易实现，产品质量稳定且工艺重复性能好，容易工业化生产。

权利要求

1.一种六角星状的α-MnO2的制备方法，其特征在于包含以下步骤：

1）将醋酸锰，氯酸钾溶于蒸馏水中，搅拌完全溶解后形成溶液A；

2）一边搅拌溶液A，一边加入醋酸形成溶液B；

3）将溶液B置于140~160℃下水热反应4~12小时后得到所述六角星状的α-MnO2；

所述醋酸锰，氯酸钾的摩尔比为1:1~1.5；

所述蒸馏水和醋酸的体积比为15:0.5~1。

2.根据权利要求1所述的一种六角星状的α-MnO2的制备方法，其特征在于：所述醋酸锰，氯酸钾的摩尔比优选为1:1.25。

3.根据权利要求1所述的一种六角星状的α-MnO2的制备方法，其特征在于：所述蒸馏水和醋酸的体积比优选为15:0.8。

4.如权利要求1~3任意一项所述的一种六角星状α-MnO2制备方法所制备的α-MnO2可作为催化剂在氧还原反应中的应用。

说明书

一种六角星状的α-MnO2的制备方法及其ORR应用

技术领域

[0001] 本发明涉及无机纳米材料的制备方法领域，具体涉及一种六角星状的α-MnO2的制备方法及其ORR应用。

背景技术

[0002] 二氧化锰是一种重要的有工业用途的过渡金属氧化物，目前已被广泛应用于电极]材料、分子筛、离子筛、催化等领域 。目前已知的锰的氧化物或者氢氧化物的晶型多达30几种，其中比较常见的晶型有α、β、γ、δ等，不同的晶体结构必然导致其拥有不同的性能，这将进一步决定着其有不同的应用价值。例如，α型二氧化锰被广泛应用于催化材料，γ型二氧化锰被认为是一种优良的电极材料，而δ型二氧化锰为天然的层状结构且具有较大的比表面积，使其多用于超级电容器或者吸附材料。虽然这些二氧化锰晶型结构上差别很大，但是不同晶型在结构上都有一个共同点，它们都是由锰氧八面体所构成，不同的晶型是由锰氧八面体通过不同的连接方式所构成。因此如何选择性的合成不同形貌结构的二氧化锰一直是现在的研究热点。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种六角星状的α-MnO2的制备方法。

[0004] 本发明的另一个目的是提供上述α-MnO2在ORR中的应用。

[0005] 本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

[0006] 一种六角星状的α-MnO2的制备方法，包含以下步骤：

[0007] 1）将醋酸锰，氯酸钾溶于蒸馏水中，搅拌完全溶解后形成溶液A；

[0008] 2）一边搅拌溶液A，一边加入醋酸形成溶液B；

[0009] 3）将溶液B置于140~160℃下水热反应4~12小时后得到所述六角星状的α-MnO2。

[0010] 进一步的，所述醋酸锰，氯酸钾的摩尔比为1:1~1.5。

[0011] 进一步的，所述醋酸锰，氯酸钾的摩尔比优选为1:1.25。

[0012] 进一步的，所述蒸馏水和醋酸的体积比为15:0.5~1。

[0013] 进一步的，所述蒸馏水和醋酸的体积比优选为15:0.8。

[0014] 一种六角星状α-MnO2制备方法所制备的α-MnO2可作为催化剂在氧还原反应中的应用。

[0015] 本发明具有如下有益效果：

[0016] （1）本发明提供的制备方法的原料廉价易得，成本低，合成温度低，工艺简单易实现，产品质量稳定且工艺重复性能好，容易工业化生产。

[0017] （2）本发明制备的二氧化锰为六角星结构，在合成过程中不需要使用任何催化剂、模版剂或者表面活性剂等。

[0018] （3）本发明制备的具有六角星状α-MnO2作为催化剂时，对氧还原反应具有良好的催化活性。

附图说明

[0019] 图1为本发明的实施例1 所制备的二氧化锰的X 射线衍射图。

[0020] 图2为本发明的实施例1所制备的二氧化锰的扫描电镜图。

[0021] 图3为本发明的实施例2所制备的二氧化锰的扫描电镜图。

[0022] 图4 为本发明的实施例1所制备的二氧化锰作为催化剂时的电催化氧化的性能图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

[0024] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0025] 实施例1

[0026] 首先将1mmol醋酸锰和1.25mmol氯酸钾溶于15mL蒸馏水中，搅拌完全溶解后形成溶液A；一边搅拌所述溶液A，一边将醋酸加入到溶液A中，搅拌均匀后形成混合液B；其中所述蒸馏水与醋酸的体积比为15：1；将所述混合液B置于160℃下反应12小时后得到产物，将产物分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤数次，放入60℃干燥箱中干燥，得到六角星状α-MnO2。产物经X 射线粉末衍射鉴定为α-MnO2；粉末X射线衍射结果如图1 所示；材料形貌通过透射电镜结果得到，如图2所示，如图可看出材料具有六角星状结构，并且尺寸均一。

[0027] 实施例2

[0028] 首先将1mmol醋酸锰和1mmol氯酸钾溶于15mL蒸馏水中，搅拌完全溶解后形成溶液A；一边搅拌所述溶液A，一边将醋酸加入到溶液A中，搅拌均匀后形成混合液B；其中所述蒸馏水与醋酸的体积比为15：0.8；将所述混合液B置于140℃下反应6小时后得到产物，将产物分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤数次，放入60℃干燥箱中干燥，得到六角星状α-MnO2。所得产物经X射线粉末衍射（同实施例1制备的二氧化锰类似）、扫描电镜鉴定（图3），可知材料具有六角星状结构，并且尺寸均一。

[0029] 实施例3

[0030] 首先将1mmol醋酸锰和1.5mmol氯酸钾溶于15mL蒸馏水中，搅拌完全溶解后形成溶液A；一边搅拌所述溶液A，一边将醋酸加入到溶液A中，搅拌均匀后形成混合液B；其中所述蒸馏水与醋酸的体积比为15：0.9；将所述混合液B置于150℃下反应10小时后得到产物，将产物分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤数次，放入60℃干燥箱中干燥，得到六角星状α-MnO2。所得产物经X射线粉末衍射、扫描电镜鉴定（同实施例1制备的二氧化锰类似），可知材料具有六角星状结构，并且尺寸均一。

[0031] 实施例4

[0032] 将实施例1所制备的二氧化锰做成电极在碱性溶液中测试电催化氧还原能力（其电极制备和实验过程为现有技术，在此不再详细描述）。其电催化氧化的性能图如图4所示，其半波电位在-0.1V附近，表面其具有优良的电催化氧还原能力。

[0033] 以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。