二氧化锰及其复合材料的化学制备和电极性能研究
宋文娥，程方益，赵建智，陈军＋
（南开大学新能源材料化学研究所，天津３０００７１）
二氧化锰具有资源丰富，价格低廉，清洁无毒等特点，作为电极材料，在碱性锌锰电池中得到了广泛应用。

有关纳米二氧化锰的制备已有报道，Ｌｉ等合成了多种晶型及不同形貌的二氧化锰［１］，但对这些纳米二氧化锰的应用研究相对较少。

在此基础上，我们引入了新的体系，采用水热法制备了Ｑ一，１３一和Ｙ－ＭｎＯ。

纳米线，并对其在碱性锌锰电池中的放电性能进行了初步研究。

结果表明，Ｑ一，１３一和Ｙ—Ｍｎ０。

纳米线都具有较高的比容量，其中以Ｙ－ＭｎＯ：纳米线的性能最好。

另外，二氧化锰还可以作为空气电池中氧电极的催化剂，其中Ｑ－ＭｎＯ。

性能最好，但文献只对多晶二氧化锰的催化性能作了考察［２］。

为此，我们采用化学方法制备了Ｑ－ＭｎＯ。

纳米线及其镀金属镍及银的复合纳米材料，以研究其在氧电极催化方面的潜在应用。

实验部分：
以ＭｎＳＯ。

‘Ｈ。

０为锰源，ＫＭｎＯ。

为氧化剂，１４０。

Ｃ下水热合成了样品ａ，采用Ｍｎ（Ｎ０。

）：分解的方法水热制备了样品ｂ，样品Ｃ是通过商业ＭｎＯ。

在ＮＨ．ｉＨ。

０中水热反应合成的。

以样品ａ为基体，经过敏化、活化和镀覆三个步骤，进行了镀镍和镀银的研究。

实验中所使用的敏化剂为ＳｎＳＯ。

的Ｈ。

Ｓ０。

溶液（其中加入两三颗锡粒以防止空气氧化），活化剂为ＰｄＣｌ２的ＨＣｌ溶液。

对ａ，ｂ，Ｃ三个样品进行ＸＲＤ和ＳＥＭ表征，化学镀产物进行ＳＥＭ表征。

将样品ａ，ｂ，Ｃ作为正极活性材料，组装成碱性模拟电池，进行电化学测试。

结果和讨论：
１．ＭｎＯ：及其复合物的表征
ＸＲＤ结果表明，样品ａ，ｂ，Ｃ分别是比较纯的Ｑ一，Ｂ一和Ｙ－ＭｎＯ。

峰的位置、强度和标准卡片ＪＣＰＤＳＮＯ．４４—０１４１、２４－０７３５、１４—０６４４能较好对应。

用扫描电镜（ＳＥＭ）分析产物的微观形貌，如图ｌ所示。

可以看出，产物为一维、规整的纳米线结构。

纳米线表面光滑，长度达几个微米，直径为几十个纳米。

图１ａ，ｂ，ｃ样品的ＳＥＭ图
图２是Ｑ—ＭｎＯ。

化学镀镍和银的扫描电镜图，可以看到，相比于ＭｎＯ：纳米线，镀
‘Ｅ—ｍａｌｌ：ｃｈｅｎａｂｃ＠ｎａｎｋａｉ．ｅｄｕ．Ｃｉｌ
覆后纳米线表面变得粗糙，有粒子的堆积，另外还存在一些团聚颗粒。

可以初步断定纳米线的表面镀了一层金属，镀层结构均匀、致密。

图２ＭｎＯ。

纳米线及其复合物ＳＥＭ图（ａ—Ｑ—ＭｎＯ。

纳米线；ｂ一化学镀镍；ｃ一化学镀银）
２、性能研究
将Ｑ一，Ｂ一和Ｙ—ＭｎＯ。

纳米线作为正极活性材料，以锌粉为负极，分别组装成碱性模拟电池，进行电化学测试。

Ｏ．２Ｃ下放电曲线如图３所示，从图中可以看出，三种晶型的纳米二氧化锰均显示出较高的比容量。

ｙ相的样品比容量最高，接近理论容量的９０％。

相比于文献中报道的多晶Ｙ—ＭｎＯ。

的比容量，ｙ－ＭｎＯ：纳米线的性能有了很大程度的提高［３］。

图３ａ一，１３一和Ｙ－ＭｎＯ：纳米线组成的碱性电池的放电曲线
结论
本文采用新的体系，水热法制备了Ｑ一，Ｂ一和Ｙ—ＭｎＯ。

纳米线，并研究了其电化学行为，结果显示ＭｎＯ。

纳米线的性能优于其多晶材料。

采用化学镀的方法合成了均一、规整的ＭｎＯ。

镀银及镀镍复合纳米材料，其催化性能有待进一步研究。

参考文献：
［１］Ｘ．Ｗａｎｇ，Ｙ．Ｄ．Ｌｉ，ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＦｏｒｍａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＭａｎｇａｎｅｓｅＤｉｏｘｉｄｅ，Ｃｈｅｍ．Ｅｕｒ．Ｊ．２００３，９：３００
［２］Ｙ．Ｌ．Ｃａｏ，Ｈ．Ｘ．Ｙａｎｇ＊，Ｘ．Ｐ．Ａｉ，Ｌ．Ｆ．Ｘｉａｏ，Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｏｘｙｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎ
ａ』Ｊ妇Ｊｉｎｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥ１ｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌｏｎ』ｌ勿伤—ｃａｔａｌｙｚｅｄａｉｒｃａｒｈｏｄｅｉｎ
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ５５７（２００３）１２７—１３４
［３］Ｆ．Ｙ．Ｃｈｅｎｇ，Ｊ．Ｃｈｅｎ，Ｘ．Ｌ．Ｇｏｕ，Ｐ．Ｗ．Ｓｈｅｎ，Ｈｉｇｈ－ＰｏｗｅｒＡｌｋａｌｉｎｅＺｎ－ＭｎＯｅＢａｔｔｅｒｉｅｓＵｓｉｎｇＹ一弑ｎ０２Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ／ＮａｎｏｔｕｂｅｓａｎｄＥ１ｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃＺｉｎｃＰｏｗｄｅｒ，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００５。

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二氧化锰及其复合材料的化学制备和电极性能研究作者：宋文娥， 程方益， 赵建智， 陈军
作者单位：南开大学新能源材料化学研究所,天津,300071
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