氧化錳納米材料的形貌可控合成及電化學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、氧化錳納米材料以其良好的離子交換和分子吸附、電化學(xué)、催化和磁性能引起了化學(xué)和材料工作者的研究興趣。如何合理控制材料的定向生長(zhǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)乃至物性的調(diào)控，對(duì)于深入研究形貌與物性的關(guān)系、并最終實(shí)現(xiàn)納米材料的可控合成具有重要的意義。本論文在發(fā)展新的納米材料合成方法、調(diào)控合成新形貌的氧化錳納米材料、研究合成材料的形成機(jī)理及電化學(xué)性質(zhì)方面進(jìn)行了有益的探索。 全文主要包括緒論、實(shí)驗(yàn)和結(jié)論三大部分。 緒論部分(第

2、一章)主要論述了氧化錳結(jié)晶化合物的結(jié)構(gòu)特征、氧化錳納米材料的形貌調(diào)控合成現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向、應(yīng)用領(lǐng)域以及本論文的主要研究?jī)?nèi)容。實(shí)驗(yàn)部分(第二、三章)分別以層狀氧化錳(Na-BirMO)和KMnO<,4>為前驅(qū)物或起始物，控制合成了多種不同形貌的氧化錳納米材料，發(fā)展了新的納米材料合成方法。在此基礎(chǔ)上，對(duì)氧化錳納米材料的晶體生長(zhǎng)機(jī)理和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。最后一章介紹了本論文的結(jié)論。 第二章，以層狀Na—BirMO為前驅(qū)物，發(fā)展了水熱法

3、和新的氧化錳納米材料合成方法。在深入分析了多種不同氧化錳晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)水熱反應(yīng)和常壓水浴振蕩反應(yīng)兩條途徑，合成了多種不同形貌的氧化錳納米材料。在水做溶劑無(wú)模板劑和催化劑條件下，以Na—BirMO為前驅(qū)體，通過(guò)改變溫度、時(shí)間、配比等反應(yīng)參數(shù)的多次平行交叉對(duì)比實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化了氧化錳納米材料合成條件，實(shí)現(xiàn)了納米四棱柱、納米管、納米卷、層狀微球、納米線束等不同氧化錳納米結(jié)構(gòu)的可控合成；研究并提出了納米四棱柱的相轉(zhuǎn)化一各向異性生長(zhǎng)機(jī)理和層狀微

4、球的滾湯圓機(jī)理。采用XRD、DSC—TGA、SEM、TEM、IR、AAS、元素分析及CV等手段，對(duì)所合成的氧化錳納米材料進(jìn)行了物性結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性質(zhì)測(cè)試。研究結(jié)果表明：氧化錳可以生長(zhǎng)為不同的晶型和形貌，其電化學(xué)性質(zhì)與晶型、形貌、錳的平均氧化數(shù)都有關(guān)系；將具有納米線束形貌的氧化錳修飾于玻碳電極對(duì)藥物進(jìn)行多次循環(huán)伏安掃描測(cè)試，與裸電極相比，氧化錳修飾的電極可以使測(cè)試信號(hào)提高約3倍，氧化峰電位負(fù)移約200 mV(Vs．Ag電極)，表明氧化錳

5、納米材料具有良好的電化學(xué)和催化性能。 第三章，以KMnO<,4>為起始反應(yīng)物，采用水熱處理技術(shù)合成了不同形貌的氧化錳納米材料?；谖镔|(zhì)本身結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)特性，以KMnO<,4>溶液的水熱反應(yīng)為研究對(duì)象，借助于水熱技術(shù)，優(yōu)化反應(yīng)條件下控制合成了花狀微球和Cryptomelane納米帶兩種不同形貌的錳氧結(jié)晶材料，并研究了它們的晶體生長(zhǎng)機(jī)理和電化學(xué)性質(zhì)。 采用XRD、DSC-TGA、SEM、TEM、AAS、N<,2>吸附及CV等手段