錳氧化物納米材料的可控合成與表征.pdf

1、錳氧化物作為一種重要的過渡金屬氧化物，由于其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，在催化、電池、磁性和吸附等技術(shù)領(lǐng)域具有極其重要的研究意義和應(yīng)用價值.相比其體材料，錳氧化物納米材料顯現(xiàn)出更為優(yōu)異的性能，成為近年來材料研究領(lǐng)域的熱點.錳氧化物納米材料的性能與其形貌、尺寸和晶體結(jié)構(gòu)緊密相關(guān).因此，實現(xiàn)錳氧化物納米材料的可控制備，設(shè)計和制備出各種形貌、尺寸和結(jié)構(gòu)的錳氧化物納米材料成為合成領(lǐng)域的一個重要研究課題。
　　本研究以高錳酸鉀與乙二醇為原料，利用水

2、熱法成功制備出γ-MnOOH納米棒，系統(tǒng)地研究了水熱反應(yīng)條件(反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度)對最終產(chǎn)物形貌、尺寸及晶體結(jié)構(gòu)的影響，并對γ-MnOOH納米棒的形成機(jī)制進(jìn)行了分析.研究發(fā)現(xiàn)在水熱體系中，γ-MnOOH納米棒的形成經(jīng)歷了片狀生長、自組裝與溶解再結(jié)晶三個階段.隨后在不同溫度與氣體氛圍中對γ-MnOOH納米棒煅燒獲得MnO2納米棒、Mn2O3納米棒和Mn3O4納米棒.研究結(jié)果表明γ-MnOOH是制備錳氧化物的理想前驅(qū)物。以KMnO4與NaH

3、SO3為原料，利用水熱法實現(xiàn)了α-MnO2納米棒與γ-MnOOH納米棒的可控轉(zhuǎn)變.研究了水熱反應(yīng)條件(反應(yīng)物濃度比、反應(yīng)溫度)對最終產(chǎn)物形貌、尺寸及晶體結(jié)構(gòu)的影響.在反應(yīng)體系中，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物 NaHSO3的濃度實現(xiàn)了α-MnO2納米棒與γ-MnOOH納米棒的水熱可控轉(zhuǎn)變.研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度對α-MnO2納米棒的形貌有重要的影響，隨著反應(yīng)溫度的升高，產(chǎn)物的形貌經(jīng)歷顆粒狀—纖維狀—棒狀的變化.振動樣品磁強(qiáng)計(VSM)測量表明α-MnO2納米

4、棒在室溫下表現(xiàn)順磁性。利用簡單、高產(chǎn)的低溫沉淀合成方法成功地制備出了各種晶體結(jié)構(gòu)與形貌的錳氧化物納米材料，系統(tǒng)地研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、H2O2含量、反應(yīng)物濃度、堿的含量及不同堿源對錳氧化物納米材料形成的影響，研究發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)H2O2含量或各種反應(yīng)物濃度比實現(xiàn)了γ-MnOOH納米棒、δ-MnO2納米片、α-Mn2O3納米立方塊和 Mn3O4納米顆粒的可控制備.根據(jù)透射電子顯微鏡(TEM)的分析，我們提出了束狀γ-MnOOH納米棒的形成