幾種錳氧化物納米材料的合成、表征及其在顏料催化降解中的應(yīng)用.pdf

1、納米材料由于其一些獨(dú)特的性質(zhì)，如表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等而引起人們的高度關(guān)注。然而，由于納米材料的組成和形貌也是決定納米材料性質(zhì)的重要因素，實(shí)現(xiàn)它們的可控選擇性合成，是納米科學(xué)和技術(shù)重要的研究方向。此外，制備納米材料成本低廉，有利于環(huán)境保護(hù)也是無(wú)機(jī)合成化學(xué)的重要任務(wù)。
　　 錳元素氧化態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)的多樣性，使得氧化錳納米材料呈現(xiàn)出諸如MnO2、MnOOH、Mn2O3和Mn3O4等不同的結(jié)構(gòu)存在形式。而不同形貌氧化錳納

2、米材料由于具有許多特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，使其在催化材料、鋰離子二次電池的正極材料和新型磁性材料等方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景。隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)引起越來(lái)越多的關(guān)注。利用納米材料比表面大的特性應(yīng)用于環(huán)境污染物的催化降解也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
　　 在本論文中，通過(guò)不同的方法合成了具有不同晶體結(jié)構(gòu)、氧化態(tài)和形貌的氧化錳納米材料，測(cè)定了它們的電化學(xué)性能，研究了它們?cè)谌玖洗呋到庵械膽?yīng)用，主要結(jié)果如下：
　　 1．在

3、低溫條件下通過(guò)溶劑輔助水熱氧化法和溶劑熱氧化法，分別合成了Mn3O4六邊形納米片和納米粒。合成的產(chǎn)物經(jīng)粉末X射線衍射（XRD），場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM），透射電子顯微鏡（TEM），高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM），電子衍射（ED），傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）進(jìn)行了定性分析，采用循環(huán)伏安法（CV）比較了它們的電化學(xué)性質(zhì)，以及在室溫和大氣壓力下比較了它們催化氧化甲醛得到甲酸的能力。結(jié)果表明，納米粒子和六邊形修飾電極與納米碳

4、黑混合均有較高的比容量，但Mn3O4的六邊形納米片是一個(gè)更好的催化劑。
　　 2．采用水熱法通過(guò)MnO4-和CH2O之間的氧化還原反應(yīng)，分別在120℃和200℃下反應(yīng)10h合成了MnOOH納米棒和Mn3O4類(lèi)八面體納米材料。將MnOOH在馬夫爐中于300℃ 煅燒3h 得到β-MnO2納米線。所合成的產(chǎn)物采用XRD、FE-SEM、TEM、SA-ED、HR-TEM、BET和 UV-vis 漫反射光譜進(jìn)行了表征。比較研究了它們?cè)谕諝?/p>

5、氧的水中和可見(jiàn)光輻照下，催化降解茜素黃R的能力，降解產(chǎn)物采用UV-vis和GC-MS進(jìn)行定量定性分析。在此基礎(chǔ)上，研究了pH和溫度對(duì)催化降解作用的影響。結(jié)果表明在這些 MnOx納米結(jié)構(gòu)中，β-MnO2納米線的比電容和催化活性明顯高于Mn3O4類(lèi)八面體和MnO(OH)納米棒，在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)β-MnO2納米線在光照下通氧可使茜素黃R的降解率達(dá)到98％。并就光催化降解茜素黃R的自由基機(jī)理進(jìn)行了討論。
　　 3．類(lèi)水納猛礦（Birness

6、ite）相 K0.5Mn2O4.3(H2O)0.5納米管和納米棒通過(guò)在聚乙二醇-三聚氰胺-甲醛體系中煅燒醋酸錳和氫氧化鉀得到。所合成的產(chǎn)品利用FE-SEM、TEM、HR-TEM、XRD、FT-IR、SA-ED和EDX進(jìn)行了表征。采用TGA研究了樣品的熱力學(xué)行為和水含量，采用N2吸收解吸等溫線確定了比表面積。樣品的形態(tài)學(xué)演變表明反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)終產(chǎn)物形態(tài)起決定性作用。并對(duì)定向吸附進(jìn)程（OA-TD）管-棒轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行了討論。測(cè)定了K0.

7、5Mn2O4.3(H2O)0.5納米結(jié)構(gòu)催化降解番紅O（SO）的活性，結(jié)果表明管狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的催化效率明顯高于棒狀結(jié)構(gòu)。
　　 4．發(fā)展了一種簡(jiǎn)單直接的一步反應(yīng)的水熱途徑合成了KxCoyMn8-yO16納米材料，XRD，F(xiàn)T-IR，SA-ED和EDXA（能量色散x射線分析）研究表明鈷嵌入了鉀錳氧化錳中。FE-SEM，TEM和HRTEM 測(cè)定的結(jié)果表明 KxCoyMn8-yO16空球?yàn)槎嗑ЫY(jié)構(gòu)，由排列整齊的納米片構(gòu)成。采用N2吸收解