导　　师： 袁中直

学科专业： H1704

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南师范大学

摘　　要： 二氧化锰是一种重要的功能氧化物，其来源丰富、价格便宜、无毒无害，在催化、离子交换、磁性和电池等方面有广泛的应用。二氧化锰的性能受其结构形貌的制约，而制备方法很大程度上决定二氧化锰材料的结构形貌，本论文采用三种不同的制备方法制备出新型形态的二氧化锰。 用自组装法制备了介孔γ-mno<,2>球。在室温条件下，用hmno<,4>与h<,2>o<,2>回流制备出比表面积高达232m<'2>/g的介孔γ-mno<,2>球。这种合成方法反应时间短、温度低，不需要任何模板剂或交连剂。产物的结构、形成过程、粒径尺寸、表面积及孔径分布分别用xrd、sem、tem和bet分析。通过以上分析我们得出γ-mno<,2>纳米球的形成机理：高锰酸与双氧水反应得到二氧化锰片，这种片只有几纳米厚，在极性条件下，二氧化锰片具有较强的表面能，所以不能单独存在，会相互吸附以降低表面能，由于反应过程中没有使用任何模板，所以这些片组装的驱动力只能是表面能。反应开始形成疏松的不规则的球，随着反应进行，更多的二氧化锰片被吸附到疏松的球上，组装成近似完美的球状。bet测试结果表明用常温回流法得到的γ-mno<,2>的比表面积为232m<'2>/g，是电解二氧化锰的4～7倍，是目前为止化学合成二氧化锰的最大比表面积。电化学测试表明介孔γ-mno<,2>球在非水性体系中的首次循环容量为230.5mah/g，首次循环后到第50循环，每循环一次容量衰减不超过0.2﹪，50循环后介孔γ-mno<,2>的仍有199.8 muada/g的放电容量。 用水热法制备出方形γ-mnooh单晶。反应过程在150℃水热条件下进行，用hmno<,4>氧化mn(ch<,3>coo)<,2>制备γ-mnooh。以hmno<,4>作为氧化剂，不引入任何金属阳离子杂质。通过xrd、sem、tem、hrtem、tg等方法研究发现，γ-mnooh单晶的形成经过两个主要阶段：(1)反应初期生成γ-mno<,2>晶须；(2)在水热系统中，晶须按照吸附生长机理生长，由于各个晶面的表面能的不同，(111)晶面首先快速生长，再沿其他方向生长，形成方形γ-mnooh单晶。反应时间是影响晶体形态的主要因素。tg结果证明γ-mnooh单晶在350℃下开始转化成mno<,2>，说明γ-mnooh是制备相同形貌二氧化锰的良好的前驱体。 用模板法制备出β-mno<,2>纳米带。由于库仑力的作用，ctab作为一种阳离子表面活性剂能与溶液中的[mn(oh)<,3>]<'->离子结合，ctab吸附在晶体的生长单元表面，降低了生成的二氧化锰某些晶面的表面能，加之ctab模板表面有憎水环境，限制二氧化锰晶体的生长，使得β-mno<,2>纳米带优先生长，最终形成β-mno<,2>纳米带。二氧化锰作为绿色环保材料，在催化和化学电源等领域将发挥更人的作用。用不同的方法制备和表征二氧化锰材料，对于提高二氧化锰材料的电化学性能和催化性能的发展有非常重要和积极的意义。

关 键 词： 锰氧化物纳米球 介孔材料 水热法 二氧化锰 模板法 电化学性质

分 类 号： [O614.711 TB383]

领　　域： [理学] [理学] [一般工业技术]