含錳氧化物一維納米材料的熔融鹽制備與表征.pdf

1、含錳氧化物的納米結(jié)構(gòu)材料具有一系列獨特的性能，現(xiàn)在廣泛的應(yīng)用于催化劑、離子篩，尤其在Li/MnO<，2>電池中用量越來越大。另外可在電子工業(yè)中用于制造磁性材料，在化學(xué)工業(yè)中用于玻璃、陶瓷及顏料的制造或用作氧化劑。近年來，納米氧化物的濕化學(xué)制備方法引起了人們的關(guān)注，進(jìn)行了大量的有益的探索，其中主要有固相法、氣相法和液相法。液相法包括相轉(zhuǎn)移法、沉淀法、溶膠凝膠法、溶劑熱法和熔融鹽法。熔融鹽法具有反應(yīng)體系簡單，反應(yīng)溫度相對較低(相對于固相反應(yīng)

2、)，反應(yīng)易于控制，所制顆粒的均勻分散性。本課題選擇利用熔融鹽法合成數(shù)種含錳氧化物的一維納米結(jié)構(gòu)材料，并對其合成條件進(jìn)行了優(yōu)化，系統(tǒng)地探討了各種條件的影響，對產(chǎn)物作了各種表征。 1．二氧化錳納米棒的熔融鹽合成 本實驗主要探討了以硫酸錳為錳源，選用不同的熔融鹽介質(zhì)，不同的反應(yīng)時間對合成二氧化錳粉體的影響。對二氧化錳納米棒的生成機(jī)理做了簡單的探討。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)在以硝酸鉀為熔融鹽介質(zhì)時，反應(yīng)最初得到的是6-MnO<,2>的片狀物

3、質(zhì)，隨著反應(yīng)地進(jìn)行片狀物質(zhì)進(jìn)行卷曲，物質(zhì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)變?yōu)棣痢狹nO<,2>。其生成機(jī)理與文獻(xiàn)中所報道的利用水熱法制備α—MnO<，2>的生成機(jī)理是一致的。另外通過選擇合適的氣氛，以硝酸鈉與硝酸鋰作為熔融鹽介質(zhì)，可得到β-MnO<,2>的一維納米結(jié)構(gòu)材料。 本實驗研究了硫酸錳為錳源，選用不同的熔融鹽介質(zhì)，不同的反應(yīng)時間對合成三氧化二錳粉體的影響。對三氧化二錳納米棒的生成機(jī)理做了簡單的探討。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在以硝酸鈉為熔融鹽介質(zhì)時，將產(chǎn)物作相應(yīng)

4、的處理后可得到Mn<,2>O<,3>納米棒。另外當(dāng)以硝酸鈉\氯化鋰為熔融鹽介質(zhì)，可直接得到Mn<,2>O<,3>納米棒。實驗結(jié)果表明氯離子的存在對一步法制取Mn<,2>O<,2>納米棒有相當(dāng)重要的作用。 3．Li<,4>Mn<,5>O<,12>納米纖維的熔融鹽合成 本實驗研究了硫酸錳為錳源，選用不同的熔融鹽介質(zhì)，不同的反應(yīng)時間對合成Li<,4>Mn<,5>O<,12>粉體的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在以硝酸鋰為熔融鹽介質(zhì)時，反應(yīng)的最

5、初階段得到的是丫-MnO<,2>與少量的Li<,4>Mn<,5>O<,12>。隨著反應(yīng)地進(jìn)行，最后完全轉(zhuǎn)化為Li<,4>Mn<,5>O<,12>；當(dāng)以硝酸鈉與硝酸鋰為熔融鹽介質(zhì)時，實驗最初得到的是Li<，4>Mn<,5>O<,12>與Mn<,2>O<,3>，隨著反應(yīng)地進(jìn)行，最后產(chǎn)品完全轉(zhuǎn)化為LhMn<,5>O<,12>。試驗發(fā)現(xiàn)在這兩種條件下，最初得到的片狀物質(zhì)，隨著反應(yīng)地進(jìn)行片狀物質(zhì)進(jìn)行卷曲，最后得到一維納米結(jié)構(gòu)材料。通過SEM發(fā)現(xiàn)所