论文部分内容阅读
纳米级的锰的氧化物展现出奇特的物理化学性质吸引着人们去做更多的探索,本文主要开展用阴离子表面活性剂—Mn2+和阳离子表面活性剂—MnO4-为前驱物合成纳米锰的氧化物,及对合成的纳米级的锰的氧化物进行相关物理化学性质的表征和测量。
首先,在阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)作用下,利用最简单的合成原料在几乎最温和可行的条件下,成功地制得了空心球结构的γ-MnO2,分析了表面活性剂在合成空心球结构中所起的作用,并提出了空心球结构的形成原理,对合成条件对反应的影响也进行了充分的讨论。
合成方面,以与制备γ-MnO2空心球结构相同的原料,调整反应条件,我们还成功地合成了锰的一种重要氧化物Birnessite,并对这种氧化物的合成条件进行了深入研究。
其次,我们研究了凝胶CTAMnO4在不同温度下的水热性质。用CTAMnO4这种凝胶在水热条件下成功合成γ-MnOOH纳米线,并结合TEM,XRD,FTIR等表征手段分析了γ-MnOOH的生成过程。然后研究了不同合成时间制得的γ-MnOOH的热重曲线,根据γ-MnOOH的两种不同热重曲线,进一步用合成的γ-MnOOH作为前驱体经高温烧结处理制得一系列的锰的氧化物(β-MnO2,Mn2O3,Mn3O4)纳米线,丰富了我们的锰的氧化物制备体系。
紧接着,我们利用TEM,SEM,XRD,FTIR这些表征手段研究前面合成的β-MnO2样品在研磨前后的形貌,结构,振动红外光谱及粒子局部环境的变化。研磨后,粒子的形貌从纳米纤维逐渐转变为纳米颗粒,中央锰离子的微观环境发生了微小的变化。一个文献中有争议的谱带的由来,可解释为A2u振动模式在不同粒子形貌和大小下的振动贡献。红外光谱上A2u振动模式从514cm-1位移到574cm-1,又位移到617cm-1,这种变化正可以归结为粒子形貌和大小对红外光谱的影响。通过后来的Rietveld精修以及红外光谱的研究,提出因制备方法不同,得到的β-MnO2样品中有四长两短,四短两长两种锰氧八面体结构,成功解释了β-MnO2红外振动带的最高频率的起源。