金属氧化物纳米材料具有广泛的用途。锰氧化物作为一种重要的材料已经广泛应用于电极材料、催化材料、磁性材料等方面。二氧化钛是一种重要的功能材料,可以用来设计制造染料敏化太阳能电池、光催化裂解水制氢,可以降解水和大气中的有机污染物以及有害气体,是一种理想的环境净化材料。本论文主要研究锰氧化物纳米结构材料、多级孔结构的二氧化钛纳米材料以及具有特殊形貌的二氧化钛纳米材料,本论文主要内容概括为如下五点： 1.二氧化锰材料的微观形貌对于其应用有重要意义。在120℃水热条件下,以过硫酸铵氧化硫酸锰,通过改变反应时间得到不同形貌的MnO2。反应时间为40 min时得到实心γ-MnO2微球；2 h时得到的是由放射状纳米线构成的海胆状球形MnO2,此时主要晶相为γ-MnO2,α-MnO2开始出现；当反应时间增加到4 h,同样得到了纳米线组成的MnO2球,此时所得到的纳米线比反应2 h所得产物更长,反应4小时后产物中γ-MnO2相减少,开始出现β-MnO2;当反应时间增加到24 h,得到的产物呈现复杂形貌,如壳-核形貌,还有由纳米线组成的半壳状形貌,产物主要是β-MnO2,仅有少量的α-MnO2;反应48小时后得到了纯相的β-MnO2纳米线,纳米线的直径约为10-20 nm,平均长度约为500 nm。在这一过程中,随着反应时间的延长,γ-MnO2逐渐向β-MnO2转变,其间有少量的α-MnO2产生,最后生成β-MnO2的纯相。MnO2实心微球在Ostwald-Ripening效应作用下,逐渐转变为空心球,最后转变为β-MnO2纳米线。 2.用氨基酸做晶体生长的修饰剂,以MnCl2·4H2O和草酸钠为原料得到草酸锰,在水热合成的过程中用氨基酸控制草酸锰的形貌,加热分解前驱体草酸锰后其多级结构的形貌能够保持,产品的晶型可以通过焙烧温度来控制。在330℃焙烧后得到具有蠕虫孔结构的无定形MnO2,BET表面积为276 m2/g;焙烧温度提高到400℃后得到Mn2O3晶体,比表面积为188 m2/g。电化学实验表明多孔无定形MnO2的第一次放电容量为209 mAhg-1,Mn2O3的初次放电容量是185mAhg-1。合成中使用不同种类的氨基酸对产物的形貌具有不同的控制作用。 3.在180℃的水热条件下以苹果酸还原高锰酸钾,当高锰酸钾和苹果酸的摩尔比为1:1时,制备合成了Mn2O3橄榄形空心结构的新颖形貌。该空心结构的壳表面呈筛网孔结构,壳厚约50纳米。当高锰酸钾和苹果酸的摩尔比为5:2时,制备合成了Mn2O3纳米线,这种纳米线的直径约为100纳米,长度可以达到4微米。 4.对介孔材料的结构、组成、形貌控制、稳定性等方面的研究具有重要意义。以柠檬酸为络合剂,控制钛酸丁酯在乙醇-氨水溶液中的水解过程,简便地合成了具有大孔结构的二氧化钛。大孔结构的热稳定性较高,经800℃焙烧后仍然完美保持。将95％的乙醇溶液中的乙醇,换为异丙醇,不能得到产率高的大孔结构,结果表明溶剂对大孔结构的形成有影响。不加有机酸和氨水而其它反应条件不变时得到的产物为0.5 um-2.5 um的微球,比表面积为500 m2/g,不加有机酸其他条件不变时可以得到直径在1 um左右的粘连在一起的小球,比表面积为394 m2/g,加入适量的氨水能够控制球的均匀性。 5.用TiCl4做钛源,通过水热法得到了TiO2(B)纳米带和TiO2锐钛矿单晶纳米片。通过紫外光催化降解罗丹明B染料证明这两种材料都具有一定的光催化活性。 6.用一种新型阴离子表面活性剂N-十二烷基肌氨酸钠为模板,钛酸异丙酯为钛源,通过焙烧去除模板剂,得到了具有蠕虫状介孔的球形二氧化钛。