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本文采用水热法,以KMnO4为体系,没有添加任何模板剂和表面活性剂,通过KMnO4和不同还原剂之间的氧化还原反应制备出了系列不同形貌的纳米结构锰氧化物,对其进行了XRD,SEM,TEM,HRTEM,IR,EDS等各种基本表征;并对它们的形成机理、反应条件和应用性质进行了研究。
1.以KMnO4和DMF为反应物,控制不同比例,利用水热反应(140℃,12h)制备出了八面体和棒状结构纳米材料,探索了不同反应比例、反应时间、反应温度等条件对产物形貌形成规律的影响;八面体形成机理为纳米颗粒通过自组装经1D纳米线至2D纳米棒,最后生成3D八面体形状。
2.以KMnO4和纯水,没有添加其他任何原料,制备出了花状水合氧化锰,改变反应的酸碱性,Cl-浓度,水热温度以及反应时间等条件,得到了各种不同形貌的花状产物;花状结构形成机理中pH值为主要因素。
3.以KMnO4和稀释HNO3为反应物,制备出了半管状纳米材料,并采用循环伏安法对其进行电化学性能测试,其循环伏安曲线为理想的矩形CV电容行为曲线,结果表明此锰氧化物具有良好稳定的电化学储能性能。
4.以KMnO4和甲酰胺为反应原料,控制不同比例,制备出了中空八面体和纺锤体两种纳米材料,对反应条件进行了大量实验,优化了水热反应条件;探讨中空八面体的形成机理,结果表明其是由化学蚀刻实心八面体形成的。
5.对八面体Mn3O4,花状水合氧化锰,中空八面体Mn3O4和纺锤形MnCO3进行了催化降解亚甲基蓝的性能测试,对其催化降解能力进行比较,结果表明八面体Mn3O4和中空八面体Mn3O4的催化降解能力强于花状水合氧化锰和纺锤形MnCO3,催化降解率达到95%以上;并提出了催化降解机理和亚甲基蓝的分解路径。