一种制备碳片/二氧化锰纳米片的分级复合材料的方法及其应用

摘要

本发明涉及一种制备碳片/二氧化锰纳米片分级复合材料的方法及其应用，应用是将制备的复合材料作为正极材料、碳片作为负极材料组装成不对称超级电容器。该方法是利用介孔碳纳米片作为载体，酸化后与高锰酸钾(KMnO₄)反应，得到碳片/二氧化锰纳米片的分级复合材料。该制备方法是酸化的碳片与KMnO₄发生氧化还原反应，碳片可以增强二氧化锰纳米片的电导率，同时提高复合材料的电化学稳定性和倍率特性。通过调节氧化还原反应时间可以控制复合材料中二氧化锰的含量，从而影响其电化学性能。该制备方法简单，原料成本低廉，可简易的调节复合材料中各组分的含量，易规模化生产；组装的非对称电容器具有比电容高、能量密度高、稳定性好的优点。

主权项

一种制备碳片/二氧化锰纳米片的分级复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氧化镁粉末沸腾回流2～24小时并高温煅烧30～60分钟后得到的多孔氧化镁纳米片作为模板，取0.1～1g所述多孔氧化镁纳米片分散于0.5～10g含5～20wt％酚醛树脂的乙醇溶液中，搅拌后在80～120℃下初步固化12～24h，然后于氩气气氛中进行高温碳化4～6h，最后用过量的硫酸洗去模板后得到片片交叉的介孔碳纳米片；(2)称量0.1～0.3g步骤(1)得到的介孔碳纳米片超声分散到50～200ml的1～3M硫酸溶液中，升温到50～100℃搅拌2～4小时后抽滤得到酸化的介孔碳纳米片，于50～80℃下干燥；(3)将0.01～0.2g所述酸化的介孔碳纳米片加入到10～100ml的0.25～1M硫酸溶液中，超声10～30分钟使其完全分散，升温到40～60℃；(4)在完成步骤(3)的体系中加入0.05～0.4g KMnO₄，搅拌反应1～30分钟，然后将粗产物洗涤、烘干后得到所述碳片/二氧化锰纳米片的分级复合材料；所述介孔碳纳米片是200～300nm的纳米薄片，孔径分布为5～7nm。