錳氧化物納米材料的制備及生長機理研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，能源與環(huán)境問題越來越突出。納米科技的飛速發(fā)展為解決能源與環(huán)境危機提供了無盡的機遇與廣闊的前景。錳氧化物的優(yōu)異性質使得它在催化、吸附、離子交換、通訊、微波鐵氧體、軟磁鐵氧體、氣敏、濕敏等諸多領域都有廣泛的應用。本文主要關注的是它在能源和環(huán)境領域的應用：以錳的氧化物作為鋰離子二次電池的正極材料不僅具有造價低廉、能量密度高、安全性高等優(yōu)點，而且對環(huán)境不會產(chǎn)生任何污染；錳氧化物作為微波吸收材料能消除或屏蔽電子設備所造成的

2、電磁污染，凈化人類的生存環(huán)境。本論文以倡導綠色環(huán)保為時代背景、以納米科技的飛速發(fā)展為科學背景、以錳氧化物在二次電池和微波吸收領域的應用為著眼點，著重研究了各種不同形貌錳氧化物低維納米材料的制備、生長機制及形貌控制，并初步研究了錳氧化物納米材料的微波吸收特性，為進一步深入研究奠定基礎。 本論文的主要研究內容、研究成果及創(chuàng)新點如下： 1、無需任何模板和表面活性劑的輔助，只用KMnO4和H2O為反應物，用水熱法制備了分級結構的

3、花狀自組裝MnO2多孔微球和γ-MnOOH納米帶。我們對其微觀形貌和結構進行了表征，首次提出了一個包含兩個競爭因素，即溫度和庫侖相互作用的競爭機制，對其生長機理進行了很好的解釋。根據(jù)我們所提出的生長機制，推論出了得到均一形貌及兩種形貌在產(chǎn)物中所占比例的控制方法，并在實驗中得到了驗證，實現(xiàn)了產(chǎn)物形貌較為精確的控制。 2、無需任何模板和表面活性劑的輔助，只用KMnO4和H2O為反應物，用水熱法在硅基底上制備了錳氧化物多層膜。所制得的

4、多層膜由一層單晶納米片所組成的表面多孔層和一層或多層數(shù)目不等的底部非晶層組成。我們對其微觀結構進行了深入表征，結果表明，表面多孔層是鈉水錳礦結構的MnO2，非晶底層中可能包含有γ-MnOOH、γ-Mn3O4、γ-MnO2、α-MnO2，在底層和基底的界面上可能存在SiO2和結合了-OH的Mn離子和Si離子。為探索其生長機制，我們首次提出了一個包含內應力的產(chǎn)生、積累、釋放和化學反應同時存在的復雜機制，成功的解釋了這種多層膜的生長機制。