一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料的制備方法與流程

本發明涉及超級電容器電極材料的制備，特別是一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料的制備方法。

背景技術：

超級電容器又稱為電化學電容器，是一種介于傳統電容器和電池之間的新型儲能設備。超級電容器具有較高的功率密度、較長的循環壽命、較寬的工作溫度范圍等優點而被認為是非常理想的儲能裝置。根據反應機理的不同，超級電容器可以分為雙電層電容器和法拉第贗電容器。雙電層電容器通過電解質離子在活性材料表面上的可逆靜電吸附來存儲電荷。法拉第贗電容器是以活性物質表面及體相所發生的快速的氧化還原反應形式存儲能量。雙電層電容器的電極材料主要是碳材料，如活性炭、碳納米管和石墨烯等。法拉第贗電容器的電極材料主要是過渡族金屬氧化物和導電聚合物。過渡族金屬氧化物相比碳材料有較高的能量密度而受到廣泛研究，其中錳的氧化物由于環境友好、儲量豐富、理論電容高和電壓窗口寬等優點倍受青睞。但由于其材料本身導電性差，形貌、孔徑及孔分布難于調節等缺點，實際電容性能并不理想。因而使其與導電性好、形貌易于調節的材料相復合是個不錯的選擇。

眾所周知，金屬銀具有非常優異的導電性能。而一維納米材料銀納米線，又具有高的比表面積并且分散性，穩定性也較好。因此，把錳的氧化物與銀納米線復合以改善其導電性進而增強電容性能。綜上所述，開發一種操作簡單、成本低廉、環境友好的銀納米線與四氧化三錳核殼結構復合納米材料具有重要意義。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼納米復合材料的制備方法，該制備方法工藝簡單，不需要長時間和高溫度等復雜的步驟，簡化了制備流程，易于操作且降低了能耗；制品的成分及含量可調，該復合材料表現出更高的比容量、更好的倍率性能和循環性能；制備過程中不會造成環境污染，綠色環保，適合大規模生產。。

本發明的技術方案：

一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼納米復合材料的制備方法，步驟如下：

1)將濃度為5mg/mL銀納米線-乙醇分散液加入到無水乙醇中，銀納米線-乙醇分散液與無水乙醇的體積比為1：50，磁力攪拌致分散均勻，得到混合液；

2)將濃度為30mg/mL高錳酸鉀溶液逐滴加入到上述混合液中，高錳酸鉀溶液與混合液的體積比為1.67：51，室溫下保持磁力攪拌12小時，分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3次、60℃真空干燥12個小時，獲得棕色粉末；

3)將上述棕色粉末，置于管式爐中，在氬氣氣氛下，以10℃每分鐘的升溫速度，在200-400℃下煅燒2h，自然冷卻到室溫，制得銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料。

本發明的優點和有益效果是：

該銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料的制備方法工藝簡單，不需要長時間和高溫度等復雜的步驟，簡化了制備流程，易于操作且降低了能耗；制品的成分及含量可調，該復合材料表現出更高的比容量、更好的倍率性能和循環性能；制備過程中不會造成環境污染，綠色環保，適合大規模生產。

附圖說明

圖1為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料的SEM圖。

圖2為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料的XRD圖。

圖3為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料的TEM圖。

圖4為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料在不同電流密度下的放電曲線。

圖5為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料在電流密度為1A/g下的循環壽命圖。

圖6為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料的倍率性能圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步描述。

實施例1：

一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼納米復合材料的制備方法，步驟如下：

1)將1mL濃度為5mg/mL的銀納米線-乙醇分散液，加入到50mL無水乙醇中，磁力攪拌致分散均勻，得到混合液；

2)將1.670mlL濃度30mg/mL高錳酸鉀溶液，逐滴加入到上述混合液中，室溫下保持磁力攪拌12小時，分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3次、60℃真空干燥12個小時，獲得棕色粉末；

3)將上述棕色粉末，置于管式爐中，在氬氣氣氛下，以10℃每分鐘的升溫速度，在400℃下煅燒2h，自然冷卻到室溫，制得銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料。

圖1為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料的SEM圖，圖中顯示產物保持銀納米線的一維結構，且直徑為100nm，長度不等最長達數十微米。

圖2為該復合納米材料的XRD圖，煅燒后所有衍射峰都可歸屬為四氧化三錳和銀。

圖3為該復合納米材料的TEM圖，從圖中可以看出形成明顯的核殼結構。

圖4該復合納米材料在不同電流密度下的充放電曲線，圖中表明：電化學性能優異，在1A/g電流密度下放電容量可以達到190F/g。

圖5為銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料在電流密度為1A/g下的循環壽命圖，圖中表明：循環3000周后容量保持在80％以上。

圖6為該復合納米材料的倍率性能圖，圖中表明：在不同電流密度下該材料的電容變化不大，表明該材料具有優異的倍率性能。

實施例2：

一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼納米復合材料的制備方法，步驟如下：

1)將1mL濃度為5mg/mL的銀納米線-乙醇分散液，加入到50mL無水乙醇中，磁力攪拌致分散均勻，得到混合液；

2)將1.670mL濃度30mg/mL高錳酸鉀溶液，逐滴加入到上述混合液中，室溫下保持磁力攪拌12小時，分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3次、60℃真空干燥12個小時，獲得棕色粉末；

3)將上述棕色粉末，置于管式爐中，在氬氣氣氛下，以10℃每分鐘的升溫速度，在300℃下煅燒2h，自然冷卻到室溫，制得銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料。

制備的銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料與實施例1類同。

實施例3：

一種銀納米線與四氧化三錳一維核殼納米復合材料的制備方法，步驟如下：

1)將1mL濃度為5mg/mL的銀納米線-乙醇分散液，加入到50mL無水乙醇中，磁力攪拌致分散均勻，得到混合液；

2)將1.670mL濃度30mg/mlL高錳酸鉀溶液，逐滴加入到上述混合液中，室溫下保持磁力攪拌12小時，分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌3次、60℃真空干燥12個小時，獲得棕色粉末；

3)將上述棕色粉末，置于管式爐中，在氬氣氣氛下，以10℃每分鐘的升溫速度，在200℃下煅燒2h，自然冷卻到室溫，制得銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料。

制備的銀納米線與四氧化三錳一維核殼復合納米材料與實施例1類同。