錳氧化物微納結(jié)構(gòu)的控制合成及物性研究.pdf

1、本論文旨在探索和研究微尺度(微米～納米)氧化錳材料、結(jié)構(gòu)控制合成以及特殊新穎形貌制備的新方法、新路線。以室溫反應(yīng)、煅燒為基礎(chǔ)，發(fā)展了一種以碳酸錳鹽為模板的反應(yīng)體系。我們以空心三氧化二錳為例，通過改變實驗條件，如反應(yīng)前驅(qū)體、反應(yīng)煅燒溫度、反應(yīng)物的用量等，從而對產(chǎn)物的形貌、殼層厚度、組成結(jié)構(gòu)單元大小的控制。論文主要研究內(nèi)容有以下幾個方面：
　　 1.制備了不同結(jié)構(gòu)的三氧化二錳空心結(jié)構(gòu)，例如，三氧化二錳球、塊、卵和束。預(yù)先制備的不同種

2、類的碳酸錳前驅(qū)體的表面可以被高錳酸鉀氧化而生成一種核殼結(jié)構(gòu)。另外，具有束狀結(jié)構(gòu)的碳酸錳中間體的表面也可以被高錳酸鉀氧化。當(dāng)碳酸錳或碳酸錳中間體的核被鹽酸溶解掉后，便形成了二氧化錳的空心殼。在500℃下煅燒二氧化錳空心結(jié)構(gòu)便得到了由多晶三氧化二錳顆粒構(gòu)成的空心球、塊、卵和束。而它們的空心形貌與碳酸錳前驅(qū)體相一致。當(dāng)所得到的空心材料被用于污水處理中時，發(fā)現(xiàn)三氧化二錳空心球、塊、卵和束分別可以去除77％，83％，81％和78％的苯酚。研究結(jié)果

3、發(fā)表在The Journal of Physical Chemistry C(2009，113，17755)上。
　　 2.雙殼氧化錳空心結(jié)構(gòu)是利用核殼結(jié)構(gòu)的碳酸錳為自犧牲模板而制得的，這種新的合成方法是基于向內(nèi)生長模式，通過蝕刻和氧化的過程而實現(xiàn)的。所制得的三氧化二錳雙殼空心球由尺寸大小約為50 nm的顆粒構(gòu)成，而在顆粒之間有許多的空隙。研究結(jié)果發(fā)表在European Journal of Inorganic Chemistr

4、y(2010，1172)上。
　　 3.在核殼結(jié)構(gòu)中，由不同物質(zhì)構(gòu)成的核殼(異質(zhì))和由相同物質(zhì)構(gòu)成的核殼(同質(zhì))被大量的報道，但由相同物質(zhì)的不同相來構(gòu)成核和殼是非常少見的，而且這種結(jié)構(gòu)也可能帶來新的應(yīng)用。在這里，我們通過新的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法制得了由γ-MnO2構(gòu)成的核包覆在中空的α-MnO2卵里。反應(yīng)主要包括兩個主要步驟。首先，將碳酸錳卵放入高錳酸鉀溶液中，從而在碳酸錳表面上形成一個二氧化錳層。然后煅燒這種核殼結(jié)構(gòu)便形成了γ-MnO

5、2/α-MnO2卵，在這個過種同時伴隨著核與殼的相轉(zhuǎn)變過程。當(dāng)這種核殼結(jié)構(gòu)被用于水處理中，它可以去除90％的亞甲基藍(lán)(MB)。
　　 4.進(jìn)一步發(fā)展了碳酸錳模板合成法。在上述反應(yīng)體系中，我們成功的用碳酸錳前驅(qū)體制備了多孔鎢酸鉛的球和塊。根據(jù)實驗結(jié)果，對產(chǎn)物的生成機(jī)理進(jìn)行了分析。我們還利用碳酸錳塊和具有束狀結(jié)構(gòu)的碳酸錳前驅(qū)體制備了三氧化二錳的同質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)，而且所得到的產(chǎn)物在核殼之間存在一定的空隙。其形成的機(jī)理認(rèn)為是高錳酸鉀氧化碳酸