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碳-MnO2的制备方法

①原位生长法

纳米复合材料具有多样性的结构，并且由于其异质材料的共同作用，使其具有独特的物

理化学性质。像同轴纳米线，核-壳结构纳米复合材料一直是纳米科学研究的热点。目前，

MnO2纳米复合材料最常用的方法是原位生长法。它是通过物理或者化学的方法将无机化合

物沉积在一种有机或者无机材料的基体表面，使材料同时具备沉积物和基体两种物质的性质，

能够大大的优化其物理化学性质。最常用的有机基体是碳纳米管，石墨烯，导电聚合物等。

这些有机基体由于其表面的高度孔结构，MnO2与其构建的复合系统后，它们能够形成导电

网络，从而加速离子电子的传输速率，提高其电化学性能[65]。

Zhao[66]等人制备出球形MnO2纳米颗粒。将制备出的MnO2纳米颗粒溶解在被硫酸处

理过的苯胺溶液当中搅拌，在冰浴中保持一段时间。在测试其电化学性能时发现，在冰浴中

反应时间越长，其电化学性能越优异。Zhao[67]等人将石墨化碳球与KMnO4溶液混合，反

应得到MnO2垂直于碳球表面生长的MnO2/GHCS复合材料，测试其电化学性能发现，其

比电容可以达到280Fg-1,并且在0-2V电位窗口内依然有优异的电化学性能，循环1000次以

后，比容量基本保持不变。这种氧化物垂直于碳球的表面生长的复合材料，不仅增加了MnO2

有效接触面，并且石墨化碳球具有良好的导电性，使得在提高复合材料比容量的同时，倍率

性能和循环稳定性也有所改善。

原位生长法还可以合成CNTs/MnO2,graphene/MnO2,PPy/MnO2等多种有机的二元或三

元系统，不仅操作简单，制备出材料的杂质较少，而且这种复合结构同时优化了各物质之间

的性能，表现出良好的电化学性能。

②共沉淀法

共沉淀法是合成纳米复合材料非常普遍的方法。它是指在溶液中含有两种或多种阳离子，

它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一沉淀。共沉

淀法制备纳米材料时应该严格控制其反应物的浓度，反应温度，加入速度及加料顺序。这些

都会直接影响到合成纳米材料的形貌及其微观结构。

Ko[68]等人用共沉淀法，在低温下一步合成MnO2/CNTs复合材料。这种碳纳米管在

KOH溶液中改性后，比表面积显著提高（675-1244m2g-1）。其比电容在循环2000次以后，

仍能够达到227Fg-1。Liu[69]等人构建一种由碳纳米管、导电聚合物及MnO2组成的三元系

统，他们首先将碳纳米管进行硝酸处理，之后将KMnO4与MnSO4加入改性的碳纳米管溶

液超声反应，加入PSS-PEDOT作为粘结剂，生成无定形层状结构的MnO2与碳纳米管复合

材料，并且通过调节碳纳米管与MnO2前躯体的比值，可以得到不同沉淀量的MnO2纳米

粒子。其中，PSS-PEDOT的加入不仅能加强MnO2/CNTs这种核-壳结构的稳定性，而且他

自身作为一种导电聚合物，就具有较强的导电性。在电化学储能过程中，它的加入，就像是

一座“电桥”，促使了电荷能快速的在碳纳米管和MnO2之间传输。这种三元体系构成的核-

壳结构，在循环1000次以后，其比电容几乎没有衰减，仍可达到427Fg-1。Zhai[70]等人用

类似的方法，低温下合成的MnO2/polyaniline/CNTs三元体系复合材料，这个复合系统的在

较高的扫描倍率下，比电容可以达到330Fg-1,并且循环1000次以后，衰减量相对较小。

③电沉积法

电化学沉积法制备二氧化锰薄膜复合电极材料，是基于二价锰盐溶液中的Mn2+阳离子

或者是高锰酸盐溶液中的MnO4-阴离子在电极表面氧化或还原成MnO2固体的过程，具有

直接一步制成电极的优点，操作比较简单，同时也是制备纳米复合材料常用的方法之一。

Li[71]等人用电化学沉积法制备出MnO2/碳凝胶二元复合材料。他们以0.1MMn(NO3)2作为

电解液，碳凝胶/Cu为工作电极，在沉积过程中，伴随有H2形成的气泡通入，制备出高纯

度并且具有介孔结构的MnO2。该MnO2还具有非