微納米氧化錳的可控水熱合成及性能研究.pdf

1、氧化錳由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)以及廣泛被應(yīng)用于催化，離子交換，電化學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，因此其作為一種多功能的過(guò)渡金屬氧化物引起了廣泛的關(guān)注。但氧化錳有眾多的晶型，如何合理的控制生長(zhǎng)條件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其晶型與形貌乃至物性的控制，對(duì)于深入研究氧化錳材料的可控合成以及性能研究具有深遠(yuǎn)的意義。因此本論文主要展開(kāi)了以下幾個(gè)方面的工作:
　　 1.本論文以水熱法為合成手段，在不添加表面活性劑或者催化劑的情況下，一步合成不同晶型與形貌的氧化錳。并通過(guò)

2、XRD、SEM、Raman等測(cè)試手段對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入的系統(tǒng)分析，找到了各晶型之間相互轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因素。當(dāng)反應(yīng)物只有硫酸錳與氯酸鉀時(shí)，產(chǎn)物為海膽狀的γ-MnO2;在該反應(yīng)體系中添加一定量醋酸與醋酸鉀時(shí)，產(chǎn)物為α-MnO2超長(zhǎng)納米線;當(dāng)反應(yīng)體系中K+濃度不夠時(shí)，產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)方錐體的β-MnO2;而當(dāng)反應(yīng)體系中存在大量醋酸鉀但是無(wú)H+時(shí)，產(chǎn)物為八面體的Mn3O4;通過(guò)添加一定量的醋酸，產(chǎn)物由Mn3O4轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘟堑腗nOOH。然后以催化甲苯燃

3、燒為探針?lè)磻?yīng)，考察不同晶型的氧化錳催化燃燒活性，發(fā)現(xiàn)由于α-MnO2擁有較低的還原溫度以及豐富的表面氧物種，使其起燃溫度T10和完全燃燒溫度T99分別為184℃和220℃。
　　 2.通過(guò)一步水熱法，在相對(duì)低溫以及較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)制備α-MnO2的超長(zhǎng)納米線。通過(guò)改變反應(yīng)時(shí)間以及研究相應(yīng)的SEM實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探討α-MnO2超長(zhǎng)納米線的生長(zhǎng)機(jī)理。在此基礎(chǔ)上提出了通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系中的電勢(shì)差以及利用醋酸根離子對(duì)于α-MnO2納米線的側(cè)面

4、保護(hù)作用有利材料形成超長(zhǎng)的納米線結(jié)構(gòu)。并且這種超長(zhǎng)的二氧化錳納米線由于其表面電荷為負(fù)電荷，使得它能夠?qū)τ趲д姾傻募谆先玖嫌泻軓?qiáng)的吸附作用。最后利用簡(jiǎn)單的真空抽濾和煅燒的方法，可以將二氧化錳納米線進(jìn)行回收利用，經(jīng)過(guò)5次循環(huán)使用，對(duì)于甲基紫的吸附率依然高達(dá)99％以上。
　　 3.以α-MnO2超長(zhǎng)納米線為前驅(qū)體，利用真空抽濾的方法使其自組裝成為一種薄膜材料。由于α-MnO2超長(zhǎng)納米線表面含有大量的羥基，使其容易被其他材料修飾改性