不同晶型纳米二氧化锰的制备及催化性能研究
文献综述二氧化锰
第1章绪论1.1超级电容器简介超级电容器，也称电化学电容器，其性能介于电池和电容器之间。
近年来，电化学电容器（EC）因其高输出功率性能和循环寿命长，在电化学能量储存和转换领域得到了极大的关注。
作为一种主电源的可移动辅助能源设备，和电池或燃料电池一样，电化学电容器在短时间功率增强方面效果很好。
电化学电容器的电容材料电荷储存机制包括发生在电极和电解质界面处的电荷分离以及快速发生在电极上的法拉第反应。
由于电荷分离而产生的电容，通常被称为双电层电容（EDLC）。
因法拉第过程产生的电容器称为赝电容器。
因为这些类型的电容器电容量比传统的电容器大很多倍，所以又被成为超级电容器。
由于电荷分离而产生的电容，通常被称为双电层电容器（EDLC）。
因法拉第过程产生的电容称为法拉第准电容器。
因为这些类型的电容器电容量比传统的电容器大很多倍，所以称为超级电容器。
1.1.1超级电容与传统电池、电容器比较传统电池因为其功率密度值很难达到500kW/kg、充电时间长、充放电效率低、循环寿命短等缺点限制了它的发展，而静电电容器因为比电容太小而限制了其应用。
超级电容器则填补了电池和静电电容器之间的空白，它独特的性质使短时间大功率充放电储能机制成为可能。
表1.1 电池、静电电容器和超级电容器性能电池超级电容器静电电容器充电时间1~5h1~30s10-6~10-3放电时间0.3~3h1~30s10-5~10-3能量密度Wh/kg20~1001~10<0.1功率密度Wh/kg50~2001000~2000>10000循环效率0.7~0.850.90~0.95 1.0循环寿命500~2000>100000无限通过图 1.1，可以看出超级电容器具有另两种储能器件无法比拟的优点。
（1）充放电速度快，超级电容器是通过双电层充放电或者在电极活性材料表面发生的快速可逆的法拉第反应来进行充放电，这个过程几十秒就可以完成。
（2）功率密度高，这也是超级电容器最重要的一个优点。
Bi掺杂纳米MnO2Ti材料的制备及光催化性能研究的开题报告
Bi掺杂纳米MnO2Ti材料的制备及光催化性能研究的开题报告题目：Bi掺杂纳米MnO2Ti材料的制备及光催化性能研究一、研究背景及意义随着环境污染问题的日益严重化，光催化技术成为环境治理领域中备受关注的一种方法。
其中，基于二氧化钛（TiO2）的光催化技术因其高度的活性、稳定性、安全性和低成本等优点，成为光催化材料研究的热点。
然而，TiO2的光催化效率却常常受到光损失和电子空穴再复合等因素的制约。
为解决这一问题，许多学者开始研究掺杂剂对TiO2光催化性能的影响。
其中，过渡金属氧化物是常见的掺杂剂，具有优异的催化性能。
而掺杂Bi元素的氧化物材料，由于其特殊的物理化学性质，也吸引了众多学者的研究。
本课题将以Bi掺杂纳米MnO2Ti材料为研究对象，探究Bi元素对MnO2Ti复合材料的光催化性能的影响，进一步提高其光催化性能，为环境治理和新能源领域的发展做出贡献。
二、研究内容和目标本课题拟从以下几个方面展开研究：1.制备Bi掺杂纳米MnO2Ti复合材料。
通过溶胶-凝胶法或水热法制备纳米MnO2和Bi掺杂纳米MnO2，再与TiO2中掺杂的锰离子进行复合。
2.对所得复合材料进行物理化学性质表征。
利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱仪等检测方法对复合材料的形貌、晶体结构、能带结构和光催化性能等进行表征。
3.研究Bi掺杂量对MnO2Ti复合材料光催化性能的影响。
通过改变Bi元素掺杂量，研究其对复合材料光催化性能的影响，并找出最佳Bi掺杂量。
4.探究MnO2Ti复合材料的光催化机理。
通过光催化实验和表征分析，研究MnO2Ti复合材料的电荷转移、电子结构和光生演化等方面的机理。
本课题旨在制备出具有优异光催化性能的Bi掺杂纳米MnO2Ti复合材料，并探究其光催化机理，为光催化技术的发展提供一定的理论和实验基础。
三、可行性分析1.制备方法可行。
溶胶-凝胶法和水热法制备纳米氧化物已有较为成熟的技术路线，且制备工艺条件易于控制。
不同长度α-MnO2纳米线的可控合成及其催化燃烧性能的研究
不同长度α-MnO2纳米线的可控合成及其催化燃烧性能的研究廖秀红;蒋勇;简国坤;程高;孙明【摘要】以高锰酸钾为锰源和氧化剂, 通过控制乙酸的用量在水热条件可控合成出具有不同长度的α-MnO2纳米线, 采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SME)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、程序升温还原(H2-TPR)等技术对制备的材料的结构以及氧化还原能力进行了表征, 并考察了α-MnO2纳米线长度对二甲醚催化燃烧性能的影响. 结果表明, α-MnO2纳米线的长度受乙酸含量/酸度的影响, 随着乙酸含量增加而减小. 纳米线长度还影响α-MnO2的氧化还原性能和二甲醚催化燃烧性能. 其中采用1.4 ml乙酸制得的具有中等长度(4~8 μm)的α-MnO2纳米线, 催化性能最好, 其起燃温度为167 ℃, 完全燃烧温度为240 ℃, 20 h的短期寿命测试表明, 该样品具有较好的稳定性.【期刊名称】《广东工业大学学报》【年(卷),期】2018(035)005【总页数】5页(P75-79)【关键词】MnO2纳米线;可控合成;催化燃烧【作者】廖秀红;蒋勇;简国坤;程高;孙明【作者单位】广东工业大学轻工化工学院,广东广州 510006;广东工业大学轻工化工学院,广东广州 510006;广东工业大学轻工化工学院,广东广州 510006;广东工业大学轻工化工学院,广东广州 510006;广东工业大学轻工化工学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】O614.7二氧化锰具有价格低廉和环境友好的特性，是一种重要的功能材料，被广泛用于催化氧化反应的催化剂(例如部分氧化，选择性氧化，催化燃烧等)，重金属的吸附材料、超级电容器的电极材料、金属空气电池的电极催化剂等[1-3]. 二氧化锰具有丰富的晶型，如α-MnO2，β-MnO2，γ-MnO2，δ-MnO2等[4]. 上述不同晶型的二氧化锰的基本构筑单元都是[MnO6]，因此可以通过控制[MnO6]的链接方式得到不同晶型的二氧化锰. 一般而言，较之其他晶型的二氧化锰，α-MnO2具有合适的孔道结构，丰富的氧物种，往往表现出优异的氧化还原特性，是一种重要的低温催化燃烧催化剂.二氧化锰的性能受到晶型、形貌的影响. 因此，可控合成具有特定晶型或者形貌的二氧化锰一直是材料领域的研究热点之一. 就α-MnO2而言，常见的形貌有一维结构的纳米棒、纳米管和纳米线，以及三维结构的纳米球/花/海胆等. 不同形貌的α-MnO2其物理和化学性能往往存在差异，研究表明：与三维球状的α-MnO2相比，一维棒状结构的α-MnO2具有更佳的催化燃烧活性[5]. 在诸多的形貌中，α-MnO2纳米线具有重要的地位. 这是因为一维纳米线可以作为二维或者三维结构复杂/异质结构材料的基本组装单元[6]，以之为基础，可以制备出具有新颖结构和性能的复合材料. 影响纳米线性能的基本参数之一是长度或者长径比. 例如，W18O49纳米线的光催化性能受到其长径比的影响[7]；BaTiO3纳米线的介电性能也与其长度有关[8]. 因此，可以通过控制纳米线的长度或者长径比实现对其性能的控制. 至今，研究表明已经有数种方法可以得到α-MnO2纳米线，例如早在2002年，李亚栋等[9]就以硫酸锰和过硫酸铵为原料制备α-MnO2纳米线，此后，Qian等[10]也报道了以高锰酸钾和硫化铵为原料制备α-MnO2纳米线的方法，Suib等[11]以硫酸锰和过硫酸钾为原料在250 ℃下反应4 d得到α-MnO2超长纳米线. Yu等[12]则在较为温和的反应条件下，以硫酸锰、硫酸钾和醋酸钾为原料制备得到高质量的α-MnO2纳米线. 尽管关于α-MnO2纳米线的报道诸多，但是通过控制反应条件的实现对α-MnO2纳米线的长度控制，进而研究长度对α-MnO2催化性能的报道则不多见.本研究论文通过巧妙的设计，以高锰酸钾和乙酸为原料，采用一步水热法制得α-MnO2，通过简单的控制乙酸的加入量可控合成具有不同长度的α-MnO2纳米线. 而后，选择二甲醚(DME)的催化燃烧为探针反应，考察了纳米线的长度对二甲醚催化燃烧性能的影响. 选择二甲醚催化燃烧作为探针反应，是因为二甲醚是一种多来源的新型绿色清洁能源[13]，可以替代LPG广泛应用于民用、机车和汽车以及热电厂燃料. 采用催化燃烧的方式可以降低二甲醚起燃温度和提高完全燃烧的效率，降低污染物排放.1 实验部分1.1 实验过程称取0.50 g KMnO4加入聚四氟乙烯内胆中，依次加入30 ml的去离子水和0.7 ml的乙酸，搅拌均匀，将聚四氟乙烯内胆装入高压反应釜中，并放置于140 ℃的烘箱中反应12 h，待反应结束后将所得产物用去离子水和无水乙醇交互洗涤3次，然后将固体产物放置于60 ℃烘箱中干燥12 h，最后得到α-MnO2 纳米线，简称α-MnO2-1. 通过改变乙酸的加入量(1.4 和2.1 ml)可以得到不同长度的α-MnO2 纳米线，分别简记为α-MnO2-2和α-MnO2-3.1.2 催化剂的表征物相结构表征采用Bruker D8型X-射线衍射仪，测试条件：Cu Ka辐射，管电压40 kV，管电流40 mA，扫描范围2θ为10°-80°，扫描速度为5°/min；采用德国Carl Zeiss Ultra55型场发射扫描电子显微镜和日立透射电镜(JEOL)观察样品的尺寸、形貌以及分布情况；采用Auto Chem-Ⅱ型化学吸附仪(Micromeritics)进行程序升温还原测试(H2-TPR)，催化剂预先在He气氛围中于150 ℃预处理2 h，然后切换成5 % H2/Ar混合气体作为还原气，气体流量为50 ml/min，以10 ℃ /min的升温速率进行还原；采用激光紫外拉曼光谱仪(法国Horiva Jobin Yvon)对材料的结构和骨架进行了表征分析，激发波长是633 nm，功率是0.24 mW. 1.3 催化燃烧性能测试二甲醚的催化燃烧测试在连续流动石英固定床反应装置中进行. 催化剂用量0.2 g (40-60目)，将催化剂预先在He氛围下于250 ℃预处理1 h，然后降温至100 ℃待反应炉温度稳定后，开始通入二甲醚进行反应， n(二甲醚)：n(氧气)：n(氦气)=1:10:40，反应的空速为15 000 ml/h，反应在常压下进行. 反应产物由安捷伦气相色谱仪GC6820在线分析，并使用T10(二甲醚催化燃烧的起燃温度)，T99(二甲醚催化燃烧的完全转化温度)作为催化性能的评价标准.2 结果与讨论2.1 结构表征图1为不同乙酸加入量(0.7 ml、1.4 ml和2.1 ml)条件下合成产物的XRD图，从图1中可以看出，所合成3个样品的衍射峰与 JCPDS标准卡片44-0141完全吻合，都属于四方相的α-MnO2(空间群为：I4/m，晶胞参数为a=b=0.978 nm，c=0.286 nm). 制备得到的3个α-MnO2样品的XRD图并无显著差异，没有任何的杂质峰，而且样品的特征峰高且尖锐，表明样品没有杂相，同时具有较好的结晶度.图 1 不同乙酸加入量条件下合成产物的X射线衍射谱Fig.1 XRD patterns of theobtained products using different amounts of CH3COOH为了进一步验证制备样品的晶型结构，采用拉曼光谱对其进行了测试. 通常情况下，二氧化锰的拉曼光谱一般在180～450，450～550，550～700 cm–1处具有信号峰，它们分别对应二氧化锰的骨架振动，二氧化锰晶格中的Mn-O-Mn扭曲振动和锰氧八面体中的Mn-O键的拉伸振动[12, 14]. 如图2所示，3个α-MnO2样品均在181、576和634 cm–13处有振动峰，在181 cm–1具有较强的振动峰，对应于Mn-O-Mn的振动，而576和634 cm–1 这两处振动峰是由[MnO6]的振动引起的，都是属于α-MnO2的特征振动峰.图 2 不同乙酸加入量条件下合成产物的拉曼图谱Fig.2 Raman spectra of the obtained products using different amounts of CH3COOH综合以上XRD和Raman的分析可知，不同含量乙酸不会对产物的晶型产生影响，合成的3个产物均为α-MnO2.2.2 形貌表征图3为不同乙酸加入量条件下所合成α-MnO2的SEM图，从图中可以看出3个α-MnO2样品的形貌都是纳米线，随着乙酸量的增加，α-MnO2纳米线的长度呈现越来越短的趋势. 当乙酸加入量为0.7 ml时(如图3a所示)，α-MnO2 纳米线的长度约为6～10 μm，当乙酸加入量为1.4 ml时(如图3b所示)，α-MnO2 纳米线的长度约为4～8 μm，在透射电镜下取一根纳米线的观察，发现纳米线均一，表面较为平整，其直径约为30 nm；当乙酸加入量为2.1 ml时(如图3c所示)，α-MnO2 纳米线的长度约为1～3 μm. 通过调控乙酸的加入量，可以得到不同长度的α-MnO2 纳米线，我们推测是以下几个原因：(1) 溶液中的乙酸根能够与α-MnO2的表面羟基形成氢键，会吸附在α-MnO2的表面，通过空间位阻效应阻止了α-MnO2纳米线侧面的进一步生长，而且α-MnO2 是一种四方相的结构，此结构优先朝c轴方向生长，从而形成纳米线的形貌[12]；(2) 由于乙酸加入量的增多，使得反应体系的酸度增加，提高了氧化还原反应的电动势，加快了α-MnO2纳米线的成核速率，从而也促进了纳米线在溶液中的晶化过程，进一步限制了α-MnO2纳米线在c轴方向上的生长[15]. 因此，在乙酸根的吸附作用下，通过调控乙酸的用量和酸度，能够可控合成不同长度的α-MnO2纳米线.图 3 不同乙酸量制备的α-MnO2的SEM图. (a)0.7 ml；(b)1.4 ml；(c)2.1 ml和(d)TEM图Fig.3 The SEM images of the obtained α-MnO2 using different amounts of CH3COOH: (a)0.7 ml CH3COOH, (b)1.4 ml CH3COOH, (c)2.1 ml CH3COOH, (d)TEM image:2.3 氧化还原性能分析氧化还原性是催化剂的重要特性之一，可作为催化性能优劣的评价指标，采用H2-TPR技术测试了α-MnO2纳米线的氧化还原性能. 一般而言，MnO2的还原过程为：MnO2首先被还原为Mn3O4，而后被还原成Mn2O3，最后被还原成MnO[16-17]. 图4所示为不同乙酸量制备的α-MnO2纳米线的H2-TPR图，从中可以看出，所得3个样品的H2-TPR曲线相似，起始还原温度相近，都含有两个重叠的还原峰，该还原峰包括了锰的价态从+4到+2价的连续还原过程. 其中，α-MnO2-2的还原温度最低，为283 ℃；α-MnO2-3的还原温度为291 ℃；α-MnO2-1的还原温度最高，为300 ℃. 由此可知，1.4 ml乙酸条件下所制得的α-MnO2纳米线的催化活性最好，2.1 ml乙酸所制得的α-MnO2纳米线次之，0.7 ml乙酸所制得的α-MnO2纳米线最差. 这表明α-MnO2的长度对其氧化还原能力具有重要影响，适当长度的纳米线的氧化还原能力最佳.图 4 不同乙酸量制备的α-MnO2纳米线的H2-TPR图Fig.4 H2-TPR patterns of α-MnO2 nanowire prepared at different amounts of CH3COOH2.4 二甲醚催化燃烧性能图5所示为不同乙酸量时制备的α-MnO2催化剂对二甲醚催化燃烧性能的影响，由此可以看出，3个样品对二甲醚均具有良好的催化燃烧活性，完全燃烧温度在240～250 ℃. 其中，1.4 ml乙酸制得的α-MnO2纳米线催化燃烧二甲醚的性能最好，具有较低的起燃温度，其T10和T99分别为167 ℃和240 ℃；2.1 ml乙酸制得的α-MnO2纳米线的活性次之，其T10和T99分别为170 ℃和250 ℃；0.7 ml乙酸制得的α-MnO2纳米线催化活性最差，其T10和T99分别为176 ℃和250 ℃. 催化燃烧的活性结果与H2-TPR还原性能结果一致. 为了评价催化剂的稳定性，对1.4 ml乙酸条件下制备的样品α-MnO2-2在240 ℃下进行了20 h的短期寿命测试，其结果如图6所示. 从图6可见，在测试的20 h内，催化剂的活性基本维持在99%附近波动，这表明该样品具有较好的寿命.图 5 不同乙酸量制备的α-MnO2纳米线对二甲醚催化燃烧性能的影响Fig.5 Effects of α-MnO2 nanowire prepared at different amounts of CH3COOH on catalytic combustion performance of DME图 6 1.4 ml HAc条件下制备的α-MnO2寿命测试Fig.6 The stability of the α-MnO2 prepared with 1.4 ml HAc3 结论(1) 以高锰酸钾为相同锰源的前提下，通过控制乙酸的含量和酸度，可控合成出不同长度的纳米线，结合XRD和Raman等表征分析，推测可能由于体系中大量K+的诱导，反应最终产物为α-MnO2. SEM的结果表明纳米线的长度随着酸量和酸度的增加而降低.(2) 实验所制得的3种长度不同的α-MnO2纳米线对二甲醚催化燃烧性能的结果与H2-TPR分析相对应，采用1.4 ml乙酸制得的α-MnO2纳米线具有适当的长度，催化燃烧活性最好，完全燃烧温度为240 ℃.该催化剂同时表现出较为优异的稳定性，在20 h的短期寿命测试中，其活性基本不变.参考文献：【相关文献】[1]SHEN X, DING Y, LIU J, et al. Synthesis, characterization,and catalytic applications of manganese oxide octahedral molecular sieve (OMS) nanowires with a 2 × 3 tunnel struc-ture [J]. Chem Mater, 2004, 16(25): 5327-5335.[2]XU H, YAN N, QU Z, et al. Gaseous heterogeneous catalytic reactions over Mn-based oxides for environmental applications: A critical review [J]. Environ Sci Technol,2017,51(16): 8879-8892.[3]HOUSEL L M, WANG L, ABRAHAM A, et al. Investigation of α-MnO2 tunneled structures as model cation hosts for energy storage [J]. Acc Chem Res, 2018, 51(3): 575-582.[4]符志伟, 程高, 林婷, 等. 二氧化锰制备及催化燃烧甲苯性能研究[J]. 广东工业大学学报, 2016,33(2): 85-90.FU Z W, CEHNG G, LIN T, et al. The preparation of MnO2 and application in catalytic combustion of toluene [J]. 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纳米二氧化锰电极材料的合成及性能调控的开题报告
纳米二氧化锰电极材料的合成及性能调控的开题报告题目：纳米二氧化锰电极材料的合成及性能调控背景和意义：纳米材料具有特殊的物理和化学性质，因此在能源、生物医学、电子器件等领域都有着广泛的研究应用。
近年来，纳米二氧化锰材料的研究引起了广泛关注，因为它具有较高的比表面积、超强的电化学活性等优点，在锂离子电池、超级电容器、催化反应等方面有着广泛的应用前景。
然而，纳米二氧化锰材料的合成和性能调控仍然存在许多挑战。
目前已有许多研究报道了不同合成方法对纳米二氧化锰形貌和性能的影响，但是尚缺乏系统性和深入的研究，以便更好地理解纳米二氧化锰材料的结构、性质和应用。
因此，我们计划开展本课题的研究，目的是合成纳米二氧化锰电极材料并探究其结构性能，为进一步应用研究提供基础。
研究内容：1. 合成纳米二氧化锰电极材料：选取适宜的合成方法，如溶剂热法、水热法、模板法等，制备纳米二氧化锰材料，并对其形貌、结构和组成进行表征。
2. 调控纳米二氧化锰电极材料性能：通过控制合成条件、添加外部助剂等方法，调控纳米二氧化锰材料的电化学性能，如电容量、循环稳定性等。
3. 探究纳米二氧化锰电极材料的应用：将制备好的纳米二氧化锰材料应用于电化学储能、催化反应等领域，并评估其性能与传统材料的比较，为纳米二氧化锰材料的应用提供基础研究。
计划和方法：1. 合成方法：选取水热法或溶剂热法合成纳米二氧化锰材料，并通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等表征方法分析其形貌结构。
2. 性能调控方法：通过改变合成条件，例如反应温度、时间、溶液pH值等，调控电极材料的结构和组成，并通过循环伏安法、恒流充放电测试等电化学测试方法，评估材料的性能。
3. 应用研究：将制备好的纳米二氧化锰材料应用于电化学储能、催化反应等领域，并通过比较不同材料的性能提供基础研究。
预期结果：通过本课题，我们预计能够成功合成高质量的纳米二氧化锰材料，并能够控制其形貌和结构，以调控其电化学性能。
mno2 煅烧晶相变化
mno2 煅烧晶相变化一、引言二氧化锰(MnO2) 是一种重要的过渡金属氧化物,在电池、电化学超级电容器、催化剂等领域有广泛的应用。
MnO2 存在多种晶体结构,如α-MnO2、β-MnO2、γ-MnO2 等。
不同晶相的MnO2 在物理化学性质上存在差异,因此研究MnO2 在高温煅烧条件下的晶相变化具有重要意义。
二、实验部分1. 实验材料与设备原料: MnO2 粉末设备: 马弗炉、X射线衍射仪 (XRD)2. 实验步骤(1) 将 MnO2 粉末分别在 400℃、600℃、800℃、1000℃下煅烧 2 小时;(2) 对煅烧后的样品进行 XRD 测试,分析晶相组成。
三、结果与讨论1. XRD 图谱分析(图片描述: 不同温度煅烧后 MnO2 样品的 XRD 图谱)从 XRD 图谱可以看出,400℃煅烧后样品的晶相仍为γ-MnO2;600℃时出现α-Mn2O3 和 Mn3O4 两种新晶相;800℃时γ-MnO2 基本消失,主要晶相为α-Mn2O3 和 Mn3O4;1000℃时α-Mn2O3 和 Mn3O4 进一步转变为 Mn2O3。
2. 晶相转变过程根据实验结果,MnO2 在高温煅烧过程中的晶相转变路径可概括为:γ-MnO2 → α-Mn2O3 + Mn3O4 → Mn2O3该转变过程主要与温度有关。
在 600℃左右,γ-MnO2 开始分解形成α-Mn2O3 和Mn3O4;800℃时γ-MnO2 基本分解完全;1000℃时α-Mn2O3 和 Mn3O4 继续转变生成 Mn2O3。
四、结论本实验研究了MnO2 在不同温度下煅烧时的晶相变化过程。
结果表明,随着温度的升高,MnO2 经历了γ-MnO2 → α-Mn2O3 + Mn3O4 → Mn2O3 的晶相转变路径。
该结果对于理解 MnO2 在高温条件下的行为,以及制备特定晶相 MnO2 材料具有重要意义。
纳米二氧化锰制备及在环境治理方面应用的研究进展
ENGINEERING TECHNOLOGY75Vol.414/2009.2B环境保护１纳米二氧化锰材料的合成二氧化锰（ＭｎＯ２）是一种两性过渡金属氧化物，是软锰矿的主要成分。
它是一种常温下非常稳定的黑色或棕色粉末状固体。
作为一种重要的无机功能材料，在催化和电极材料等领域中已得到广泛的应用。
研究发现ＭｎＯ２在环境领域有较强的应用前景，为了更好地利用ＭｎＯ２，可以采用具有特殊性质的纳米ＭｎＯ２。
纳米微粒具有很多独特的性能，如尺寸小、表面积大、表面的键态和电子态与颗粒内部不同、表面原子配位不全，导致表面活性位置增加，随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凹凸不平的原子台阶，增加了化学反应的接触面。
目前主要的纳米ＭｎＯ２合成方法有水热合成法、有机－水两相反应法、常温反应法、回流冷却法、凝胶－溶胶法及热分解法等。
１．１水热合成法水热合成法是合成纳米ＭｎＯ２材料的重要方法。
水热法是指在密封的压力容器中，以水为溶剂，在温度从１００￣４００℃，压力从大于 ０．１ＭＰａ直至几十到几百ＭＰａ的条件下，使原料反应和结晶。
水热法制备出的纳米晶，晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间团聚少，可以得到理想的化学计量组成材料。
用水热法合成ＭｎＯ２无需烧结，避免了烧结过程中晶粒长大和杂质容易混入等缺点。
合成的时候通过控制晶化条件可以得到一些不同形态的纳米粒子如纳米线、纳米管、纳米带以及海胆状的纳米球等。
ＫＭｎＯ４和ＭｎＳＯ４经常作为合成纳纳米二氧化锰制备及在环境治理方面应用的研究进展 李素梅／中国科学院生态环境研究中心 北京科技大学 朱琦 尚屹 田亚静 姚薇／环境保护部 朱维耀／北京科技大学 刘文彬／中国科学院生态环境研究中心摘要 二氧化锰（ＭｎＯ２）是一种重要的两性过渡金属氧化物，在工业生产和环境治理中有着广泛的应用。
本文讨论了近年来国内外纳米ＭｎＯ２材料合成的研究进展，如水热合成法、有机－水两相反应法、共沉淀法、回流冷却法、凝胶－溶胶法及热分解法等。
二氧化锰纳米结构的可控制备及机理研究的开题报告
二氧化锰纳米结构的可控制备及机理研究的开题报告一、选题背景二氧化锰（MnO2）作为一种重要的功能材料，在催化、电化学储能、传感、生物医学等领域具有广泛的应用。
然而，其特殊的晶体结构和表面活性使得其性质难以控制，因此如何实现对二氧化锰的可控制备一直是研究热点。
近年来，随着纳米技术的不断发展，纳米结构的二氧化锰逐渐被研究人员所关注。
纳米结构的二氧化锰具有很强的表面活性和催化活性，并且具有良好的生物相容性和可降解性，因此其在生物医学领域的应用潜力更为广阔。
二、研究目的本研究旨在探究可控制备二氧化锰纳米结构的机理，为实现对二氧化锰的可控制备提供基础理论和实验依据。
具体研究内容如下：1. 建立可控制备二氧化锰纳米结构的方法，并优化制备工艺参数。
2. 探究制备方法、物理化学性质和晶体结构之间的关系。
3. 系统研究二氧化锰纳米结构在催化、电化学储能、传感和生物医学等方面的应用潜力。
三、研究方法1. 应用溶液化学方法制备二氧化锰纳米结构，并利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、红外光谱（FTIR）等对制备产物的形貌、结构和物理化学性质进行表征。
2. 利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、红外光谱（FTIR）等对制备条件进行优化，并探究制备条件和产物性质之间的关系。
3. 应用催化、电化学储能、传感和生物医学等方面的测试方法对二氧化锰纳米结构的应用潜力进行研究。
四、预期研究成果1. 建立可控制备二氧化锰纳米结构的方法。
2. 揭示制备方法、物理化学性质和晶体结构之间的关系。
3. 系统研究二氧化锰纳米结构在催化、电化学储能、传感和生物医学等方面的应用潜力。
4. 发表相关学术论文。
不同形貌纳米ZnO的制备、改性与光催化性能的研究的开题报告
不同形貌纳米ZnO的制备、改性与光催化性能的研
究的开题报告
一、选题背景：
随着环境污染和能源危机的日益加剧，纳米材料的光催化性能备受研究者的关注。
纳米ZnO是一种优秀的光催化剂，具有高效、稳定、可再生等优良性能。
然而，ZnO的光催化效率受到其形貌和表面缺陷的影响，因此调控纳米ZnO的形貌和表面缺陷结构，提高其光催化性能具有重大意义。
二、研究内容：
本课题将以Zn(OH)2为前驱体，采用溶剂热、水热、微波等方法制备具有不同形貌的纳米ZnO。
通过扫描电镜、X射线衍射仪、X光电子能谱等表征手段对所制备的样品进行表面形貌结构、晶体结构及元素组成等分析。
利用UV-Vis漫反射光谱和荧光光谱对其光吸收性能和载流子的聚合状态进行研究。
最后通过光催化降解有机染料和水中其他有机物的实验，确定不同形貌纳米ZnO的光催化性能，并探讨形貌对光催化性能的影响。
三、研究意义：
本研究将有助于深入了解纳米ZnO的结构性质和光催化性能，为开发高效、稳定、可再生的光催化剂提供重要参考。
同时，通过对形貌的调控，可以为ZnO的应用提供创新思路及应用前景，具有广泛的实际意义。
纳米层状二氧化锰的制备及电化学性能研究
纳米层状二氧化锰的制备及电化学性能研究朱杨军;谭军艳;徐雅梅;王姣姣;曾悦;章磊;温祖标【期刊名称】《江西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)006【摘要】以KMnO4、NaOH和MnCl2为原料，在室温下采用液相氧化还原法制备了层状二氧化锰电极材料.分别采用X-射线衍射、扫描电子显微镜和N2吸附-脱附等方法对材料试样的晶型结构、表观形貌和比表面积等物理性能进行了表征；采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了材料试样的电化学性能.研究结果表明：所制备的层状二氧化锰为纳米材料，比表面积为89 m2·g-1，在0.5 mol·L-1 Li2 SO4水系电解液中比电容为96.7 F·g-1，等效串联电阻为1Ω，漏电流为0.24 mA，800次循环前后具有良好的循环稳定可逆性.%Nanostructured Layered manganese dioxide as electrode material was prepared by liquid oxidation-reduc-tion method based on KMnO4 ,NaOH and MnCl2 as raw materials at room temperature. The physical structures such as the crystal structure,morphology and specific surface area of the as-prepared electrode material were character-ized by X-ray diffraction,scanning electron microscopy and nitrogen adsorption-desorption at 77 K,respectively. The electrochemical performances were evaluated by cyclic voltammetry,galvanostatic charge-discharge and electrochem-ical impedance spectroscopies and so on. The results showed that the obtained material was nanostructured birnes-site-type manganese dioxide with BET specific surface area of 89 m2 ·g-1 . The specificcapacitance of the Layered manganese dioxide was up to 96. 7 F·g-1 in 0. 5 mol·L-1 Li2 SO4 aqueous electrolyteEquivalent series resistance is 1 Ω and leakage current was 0. 24 mA,exhibiting excellent cycle and reversible stability in 800 cycles charge-dis-charge,which maybe have a promising prospect for application in super capacitor.【总页数】5页(P551-555)【作者】朱杨军;谭军艳;徐雅梅;王姣姣;曾悦;章磊;温祖标【作者单位】江西师范大学化学化工学院，江西南昌 330022;江西师范大学化学化工学院，江西南昌 330022;江西师范大学化学化工学院，江西南昌 330022;江西师范大学化学化工学院，江西南昌 330022;江西师范大学化学化工学院，江西南昌 330022;江西师范大学化学化工学院，江西南昌 330022;江西师范大学化学化工学院，江西南昌 330022【正文语种】中文【中图分类】O657.1【相关文献】1.二氧化锰/纳米碳复合粉末的制备及其电化学性能的研究 [J], 杨晨;周贤良;饶有海;危震坤2.聚吡咯纳米球负载二氧化锰纳米片的制备及r电化学性能研究 [J], 陈圆;张龙;李利亚;韩杰3.层状二氧化锰材料的制备及其电化学性能研究 [J], 朱刚;焦宝娟;晏志军4.湿法制备纳米二氧化锰及其电化学性能的研究 [J], 常照荣;刘院英;汤宏伟;李云平5.铝掺杂二氧化锰纳米线的制备及其电化学性能 [J], 潘双;王冰;马泽军;刘亮;齐锦刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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中 都 得 到 了 很 好 的应 用 。 由 于 纳 米 材 料 具 有 尺 寸
治 理 成 为 当务 之 急 ，也受 到 学 术 界 的广 泛 关 注 。
近 年 来 ，催 化 氧 化 技 术 处 理 此 类 废 水 的 研 究 十 分 活 跃 ，该 技 术 的 核 心 在 于催 化 剂 和 氧 化 剂 的
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ａ ｏ ｔｒｍａ ｇ ｎ ｓ ｉｘｄ ； ａａ ｙｉ ｅ ｒ ｄ ｔ ｎ ｍｅｈ ｌ ｎ １ ｅ ｙ ｒ ｓ ｎ ｎ ｍｅｅ ｎ ａ ｅ ｅ ｄ ｏ ｉ ｅ ｃ ｔｌｔ ｄ ｇａ ａｉ ； ｔ ｙ ｅ ｅ ｂ ｕ ｃ ｏ
中 图分 类 号 ：Ｔ ４ ６ Ｑ ２
文献 标识 码 ：Ａ
Ｍ ａ ａ ｓ ｏ ｉ ｔ ｆ ｅ ｅ ｙ ｔ ｌＴｙ ｅ ｎｇ ｎｅ ｅ Ｄｉ ｘ ｄｅ ｗｉｈ Ｄｉｆ ｒ ｎｔＣｒ ｓ ａ ｐ ｓ
Ｓ ＵＮ ｎ —ｗｅ ， ＣＨＵ — ｉ Ｓ Ｌ ａ ｇ ｉ ＹＵ ｈｉ ｒ ， ＤＯＮＧ Ｙｕ －ｎ Ｈｏ ｇ ｉ Ｄｅ ｑ ｎｇ， Ｕ ｉ ｎ －ｃ ， Ｚ －ｉ ｎ ａ
化 锰 结晶度 较均 匀，分散 度 较好 ，并且 对 亚甲基 蓝的 降解率 都达 到 了 ６ ％以上 。 ０ 关 键词 ：纳 米二 氧化锰 ；催 化 降解 ：亚 甲基 蓝
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ ａ ｔ ｌ ｔｃ Ｐｒ ｐ ｒ ｉｓｏ ｈ ｎｏ ｅ ｅ ｅ ｒ ｔｏ ｎｄ Ｃａ ａ ｙ ｉ ｏ ｅ ｔｅ ｆｔ ｅ Ｎａ ｍ ｔ ｒ
（ａｕｔ ｏ ｎ ｉ ｎ ｎ ｎ ｈ ｍ ｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｔａｊ ｏｙ ｃ ｎｃＵ ｉｅｓ ｙ Ｆ ｃ ｌ ｆ ｖ ｏｍｅ ｔ ｄＣ ｅ ｉａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ， ｉ ｉ Ｐ ｌｔ ｈ ｉ ｎｖｒｉ ， ｙ Ｅ ｒ ａ ｎ ｎｎ ｅ ｔ Ｔａ ｊ ３ ０ ， Ｃ ｉａ ｉ ｉ ｎ ｎ ０ ０ ｈｎ ） １ ６
文 章编 号 ：１ １— ９ ８ ｆ０ １ １ ０ ２ — ４ ８ ２ １ １ ２ １）Ｏ — ０ ６ ０
０ 引言
目前 我 国 的 水 污 染 十 分 严 重 ，废 水 的有 效
氧 化碳或 选择 还原 硝基苯 ｌ 有着很 高 的催 化活 １ 都 性 。作 为新 型 环 保 催 化 剂 ，Ｍ Ｏ 在 过 氧化 氢 分 ｎ 解 、亚 甲基 蓝 降解 、苯酚 的湿 法 氧 化 等『１ 应 。 １１ －反
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｎ ｎ ｍ ｅｅ ｒ ｔｌｍａ ａ ｅ ｅ ｄｉｘｄｅ ｗｉｈ ｉｆｒ ｎｔｃ ｃｔｌｔ ｐ ｓ ｗａ ｐ ｅ ａ ｅ ｙ ｈ ｒ ｔ ｒ ｌｍ ｅｈ ｄ， ｔａ ｔ ｅ ａ ｏ ｔｒ ｃｙｓａ ｎｇ ｎ ｓ ｏ ｉ ｔ ｄｆｅ ｅ ｃ ｓａ ｙ ｅ ｓ ｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｙｄ ｏｈｅ ｍａ ｔ ｏ ａ ｄ ｗａ ｈａａ ｔ ｉｅ ｂ ｃ ｎｎ ｎ ｌｃ ｒ ｍｉ ｒ ｓ ｏ ｙ ｎｄ —ｒｙ ｉ ｋ ｃｉ ｎ．Ｔｈｅ ａ ａｙ ｉ ｐ ｏ ｒｉｓ ｆｔ ｅ ｓ ｎ ｓ ｅ ｒ ｃ ｍ ｄ ｙ ｓ ａ ｉ ｇ ｅｅ ｔｏｎ ｚ ｃ ｏ ｃ ｐ ａ Ｘ ａ ｄｆ ＇ ｔｏ ｌａ ｃ ｔ ｌｔｃ ｒ ｐｅｔｅ ｏ ｈ ａｍｐｅｓ ｌ ｗｅ ｅ ｉ ｖ ｓｉａ ｅ ｎ ｃ ｔ ｌｔｃ ｄｅ ｒｄａ ｉｎ ｏ ｅｈ ｌ ｎ ｌ ．Ｔｈｅ ｒ ｓ ｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅ ｄｉ ｅ ｅ ｔｔ ｐ ｓ ｏ ａ ） ｒ ｔ ｒ ｎ ｅ ｔｇ ｔｄ ｉ ａ ａｙ ｉ ｇ ａ ｔｏ ｆｍ ｔｙ ｅ ｅ ｂｕｅ ｅ ｕｌｓｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｈ ｆ ｒ ｎ ｙ ｅ ｆｎ ｎ（ ｙｓａｌ －ｃ ｍａ ｇ ｎｅ ｅ ｉｘ ｄ ｈａ ｕ ｆｒ ｎ ａ ｓ ｄｏ ｉ ｅ ｄ ｎｉ ｍ ｃａ ｔｌｉ ｔ ａｎ ｇ ｏ ｄｓ ｅ ｓｏ ｏ ｒ ｓａｌｎｉｙ ｄ ｏ ｄ ｉｐ ｒｉ ｎ．Ａｎｄ ｈｅ ｅ ｒ ｄ ｔｏ ｒ ｔ ｏ ｍｅ ｈ ｌ ｅ ｌ ｅ ａ ｔ ｄ ｇ ａ ａ ｉｎ ａｅ ｆ ｔ ｙｅｎ ｂ ｕ ｈ ｓ ｒａ ｈｅ ｒ ｈａ ０％ ． ｅ ｃ ｄ ｍｏ ｅ ｔ ｎ ６
（ 津工 业大 学环境 与化 工学 院 ， 天津 天 ３０ ６） ０ １０
摘 要 ：通过 水 热 法制备 了不 同 晶型 的纳 米二 氧化 锰 ，采 用扫 描 电镜 、Ｘ射 线衍 射 对其 进 行 了 表 征 ，通过 对 亚 甲基蓝 的催 化 降 解考 察 了其催 化 性 能 ，结果 表 明 ，所制 备 的不 同晶 系纳米 二氧
第 ８ 第 １ 卷 期
２ １ 年 ２月 ０１
纳 米 加 工 工 艺
Ｎａ ｏ ｒ ｃ ｓ ｉ ｃ ｉ ｕｅ ｎ —ｐ ｏ ｅ ｓｎｇ Ｔｅ ｈｎ ｑ
Hale Waihona Puke Ｖｏ ． Ｎｏ． １ ８ １
Ｆｅ ｒ ｒ ２ ｂ ｕａｙ ０１ １
不同晶型 纳米二氧化锰的制备 及催 化 性 能 研究
孙 洪伟 ， 储 德 清 ， 苏 良词 ， 于志 日， 董 云 娜
选用。
小 ．比表面 积大 、表 面原 子配 位不 全 ，导 致 表面 活 性位 置增 加等 很多 独特 的性 质 ，作 为催 化 剂材 料 可显 著提 高催 化 效率 。为 了更 好 的利用 Ｍｎ Ｏ，
二 氧化 锰 ｆ Ｏ）是 一 类 重要 的金 属 氧化 物 Ｍｎ ２
材 料 。研 究 发 现 ，Ｍｎ 环 境 领域 有 很 好 的应 Ｏ 在 用 前 景 ，如臭 氧 分 解 、有 机 污 染 物 的 氧化 、Ｎ Ｏ 和 Ｎ ： Ｏ 的分解 ｌ ｌ ｌ ，Ｍｎ ＭｎＯ 在 氧化 甲烷 和一 Ｏ 和 ，