二氧化錳納米材料水熱合成及形成機(jī)理研究進(jìn)展_圖文

1、二氧化錳納米材料水熱合成及形成機(jī)理研究進(jìn)展許乃才1劉宗懷 2王建朝 1郭承育 1(1青海師范大學(xué)化學(xué)系 西寧 810008; 2陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院西安 710062 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 (51061016 資助2011-01-21收稿 , 2011-05-13接受摘 要 不同晶型和形貌 MnO 2納米材料由于具有離子篩 、 分子篩 、 催化和電化學(xué)等許多特殊的物理和化學(xué)性質(zhì) , 因而在吸附材料 、 催化材料 、 鋰離子二次電池的正極材料和新型磁性材料等領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng) 用前景 。 縱觀合成 MnO 2納米材料的各種方法 , 水熱合成由于簡(jiǎn)單 、 易于控制 , 并且能夠有效控制其

2、晶型 、 形 貌和尺寸 , 深受研究者的青睞 。 本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展 , 綜述了不同晶型和形貌 MnO 2納米材料的水熱 合成規(guī)律及形成機(jī)理 。關(guān)鍵詞 MnO 2水熱合成 納米材料 形成機(jī)理Progresses on Hydrothermal Synthesis and Formation Mechanismof MnO 2Nano-materialsXu Naicai 1, Liu Zonghuai 2, Wang Jianchao 1, Guo Chengyu 1(1Department of Chemistry , Qinghai Normal University , Xinin

3、g 810008;2School of Chemistry and Materials Science , Shaanxi Normal University , Xi an 710062AbstractMnO 2nano-materials with different structures and morphologies show a wide range of applications in the ion-sieve , molecular sieve , catalyst materials , cathode materials for lithium ion secondary

4、 battery and new magnetic materials due to their special physical and chemical propertiesIn all of the synthesis methods , hydrothermal technique is highly favored by researchers because it is simple , controllable , and can effectively control the crystalline , morphology and size of MnO 2In this p

5、aper , the hydrothermal synthesis methods and formation mechanism of MnO 2nano-materials with different morphologies are reviewedKeywords MnO 2, Hydrothermal synthesis , Nano-material , Formation mechanismMnO 2納米材料由于其結(jié)構(gòu)的特殊性而呈現(xiàn)許多特殊的理化性質(zhì) , 使其在離子篩 、 分子篩 、 催化材料 、鋰離子二次電池的正極材料和新型磁性材料等領(lǐng)域的應(yīng)用中顯示了廣闊的前景 1 4。 研

6、究證明 , 納 米粒子的晶型 、 尺寸 、 形貌和維數(shù)等因素不同程度地影響著納米材料的光學(xué) 、 電學(xué)和磁學(xué)等性能5, 6。 因此 , 通過(guò)控制納米材料的定向生長(zhǎng) , 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)納米材料形貌 、 組成 、 晶體結(jié)構(gòu)乃至物性的調(diào)控 , 對(duì)于 深入研究納米材料的形貌與物性之間的關(guān)系并最終實(shí)現(xiàn)納米材料的可控合成具有重要意義 。目前 , 合成 MnO 2納米材料的方法主要包括固相法 、 熱分解法 、 溶膠 -凝膠模板法 、 回流法 、 離子交換法 、氣 -固 -液 (VLS , Vapor-Liqiud-Solid 法 、 電化學(xué)沉積法和水熱法 7 16等 。 縱觀合成 MnO 2納米材料的 諸多方法

7、, 水熱合成由于操作簡(jiǎn)單且能夠有效控制 MnO 2的晶型 、 形貌和尺寸 , 是目前研究得最多的一 種手段 。 但是 , 水熱合成過(guò)程中影響因素較為復(fù)雜 , 其中包括不同的反應(yīng)體系 、 反應(yīng)時(shí)間 、 溫度 、 溶液的 pH 、 反應(yīng)物濃度和不同的模板劑等 。 因此 , 從中探索出一些規(guī)律性的認(rèn)識(shí) , 對(duì)調(diào)控合成 MnO 2納米材料尤為重要 。 另外 ,反應(yīng)機(jī)理的研究對(duì)于制備不同維數(shù) 、 晶型 、 形貌和尺寸的納米材料具有非常重要的指 導(dǎo)意義 。 Suib 、 Sasaki 、 李亞棟 、 劉宗懷等課題組在二氧化錳納米材料的水熱制備過(guò)程中根據(jù)自己的研究結(jié)果總結(jié)出了一些可能的形成機(jī)理 , 如 “

8、卷曲 -相轉(zhuǎn)化機(jī)理 ” 17、 “ 成核 -溶解 -各向異性生長(zhǎng) -重結(jié)晶 ” 機(jī)理 18、 “ 壓縮 -坍塌 ” 機(jī)理 19、 “ 滾湯圓 ” 機(jī)理 20等 。·1401·http :/wwwhxtborg 化學(xué)通報(bào) 2011年 第 74卷 第 11期1MnO 2納米材料的水熱合成針對(duì)目前文獻(xiàn)中已報(bào)道的水熱合成 MnO 2納米材料的反應(yīng)體系 , 基本上可分為如下 4類 :(1 KMnO 4還原法 ; (2 Mn 2+氧化法 ; (3 MnO 2前驅(qū)體水熱轉(zhuǎn)化法 ; (4 錳鹽熱分解法 。1. 1KMnO 4還原法KMnO 4在不同介質(zhì)條件下具有不同的氧化能力 , 所以可選

9、擇 1種合適的還原劑在水熱條件下還原KMnO 4溶液來(lái)制備 MnO 2、 -MnOOH 等納米材料 , 圖 1為其形成過(guò)程示意圖 。 Ge 等 21用 2-乙基己醇還原 KMnO 4, 在聚乙二醇 400(PEG 400 輔助下 , 制備了超長(zhǎng)層狀 K x MnO 2納米材料 (圖 2 。 Yang 等 22以KMnO 4為錳源 、 抗壞血酸為還原劑 , 由水熱法制備了系列不同晶型與形貌的納米 MnO 2。 錢逸泰等23, 24用 NH 4Cl 水熱還原 KMnO 4, 通過(guò)控制 NH 4Cl 與 KMnO 4的比例 , 可以得到不同形貌的 MnO 2納米材料 , 當(dāng) NH 4Cl /KMnO

10、4的摩爾比為 1 1時(shí) , 得到的是 -MnO 2納米線 , 而當(dāng) NH 4Cl /KMnO4的摩爾比為 3 2時(shí) , 得到 -MnOOH 微米棒 , 經(jīng)煅燒得到了 -MnO 2微米棒 。 筆者等 25以 KMnO 4為錳源 , 由水熱技術(shù)在 180條件下于不同酸溶液中可控制備了 -、 -、 -MnO 2, 系統(tǒng)研究了 K +、 H +及陰離子對(duì)制備的 MnO 2晶型 和形貌的影響 。KMnO 4還原法原理簡(jiǎn)單 、 易于操作 , 可選擇的還原劑種類較多 , 對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物可實(shí)現(xiàn)調(diào)控合成 。 但 是 , KMnO 4在水熱環(huán)境中自身會(huì)發(fā)生分解 , 故對(duì)所合成材料的機(jī)理研究有一定的困難 , 是對(duì)科學(xué)研

11、究者 的一個(gè)挑戰(zhàn) 。圖 1KMnO 4還原法制備納米 MnO 2示意圖 Fig1Formation process of manganese dioxide nanomaterials prepared by reducing KMnO 4 solution 圖 2KMnO 4還原法制備的層狀 MnO 2納米線束 Fig2SEM images of layered MnO 2nanowire bundles prepared by reducing KMnO 4solution1. 2Mn 2+ 氧化法圖 3Mn 2+氧化法制備的 MnO 2納米材料的 SEM 照片 Fig3SEM image

12、s of manganese dioxide nanomaterials prepared by oxidation Mn 2+ionsMn 2+在通常條件下比較穩(wěn)定 , 但在強(qiáng)氧化劑存在時(shí)很容易被氧化成 MnO 2, 常用的氧化劑有 KMnO 4、(NH 4 2S 2O 8、 K 2Cr 2O 7、 KBrO 3、 KClO 3、 NaClO 4、 NaClO 、H 2O 2等 。 利用這一原理 , 選用不同氧化劑及不同種類的二價(jià)錳鹽 ,利用水熱技術(shù)在不同條件下制備了大量 的 MnO 2納米材料 , 該方法的轉(zhuǎn)化示意圖與圖 1類似 。Subramanian 等 26于 140 條件下 , 通

13、過(guò)控制不同反應(yīng)時(shí)間用 KMnO 4氧化 MnSO 4, 調(diào)控制備了不同形貌的 -MnO 2。 Suib 等 27于不同反應(yīng)溫度下在酸性溶液中用Na 2Cr 2O 7氧化 MnSO 4, 制備了不同晶型的 MnO 2納米材料 (圖 3 ; Li 等 28在酸性條件下用 Rb 2CrO 4氧化MnSO 4, 合成了隧道型單晶 MnO 2八面體分子篩 。 ·2401·化學(xué)通報(bào) 2011年 第 74卷 第 11期 http :/wwwhxtborg李亞棟等 17將一定量的 (NH 4 2S 2O 8與 MnSO 4同時(shí)投入反應(yīng)體系 , 于 140 水熱反應(yīng)處理 12h 后 ,得到了

14、 -MnO 2納米線 ; 當(dāng)向起始反應(yīng)體系中加入少量的 (NH 4 2SO 4時(shí) , 可制得 -MnO 2納米線 。 他們 認(rèn)為 ,這是由于 -MnO 2的 2 2隧道結(jié)構(gòu)需要更多的 NH +4來(lái)穩(wěn)定 。 他們同時(shí)研究了 KMnO 4與 MnSO 4的共沉淀反應(yīng) 9, 通過(guò)調(diào)控 KMnO 4與 MnSO 4的投料比 , 制備了一系列 -、 -、 -MnO 2納米線或 納米棒 ,溶液中 K +的濃度對(duì) MnO 2晶型影響很大 。 通過(guò)觀察水熱反應(yīng)初期的晶型產(chǎn)物 , 他們認(rèn)為存在 一個(gè)生成 -MnO 2的中間過(guò)程 , 再經(jīng)過(guò)層板卷曲過(guò)程轉(zhuǎn)變成其他不同晶型的 MnO 2納米棒或納米線 。 1. 3M

15、nO 2前驅(qū)體水熱轉(zhuǎn)化法層狀氧化錳在高溫高壓環(huán)境下極不穩(wěn)定 , 其層狀結(jié)構(gòu)會(huì)坍塌轉(zhuǎn)變?yōu)樗淼佬徒Y(jié)構(gòu) , 因此可利用層狀氧 化錳在高溫水熱條件下的不穩(wěn)定性制備不同孔徑大小的 MnO 2納米材料 。 該方法通常以 Na 型層狀氧化錳 (Na-birnessite 為前驅(qū)體 , 通過(guò)離子交換 , 將其他不同水合離子半徑大小的金屬陽(yáng)離子引入層間 , 再通過(guò)水熱處理 , 以水合金屬陽(yáng)離子為模板 , 制備不同孔徑大小的 MnO 2納米材料 4, 29, 其轉(zhuǎn)化示意圖如圖 4所示 。圖 4層狀 MnO 2轉(zhuǎn)化為隧道型 MnO 2示意圖 Fig4Sehematic illustration of the tun

16、nel MnO 2nano-structure from layered MnO 2圖 5層狀氧化錳轉(zhuǎn)化法制備的 MnO 2材料 Fig5SEM images of Tunnel MnO 2nanomaterials parpared from layered MnO 2圖 6熱分解 Mn (NO 3 2溶液制備的 納米二氧化錳材料 Fig6SEM images of manganese dioxide nanomaterials prepared by thermal decompositionof Mn (NO 3 2solution Shen 等 30將 Na-birnessite 水熱

17、處理 , 通過(guò)改變?nèi)芤旱?pH , 可以得到不同孔道大小的微孔 MnO 2八面體分子篩 (OMS 納米材料 。 當(dāng)溶液的 pH 為 13、7. 0和 1. 0時(shí) , 分別得到 Na 2 4、 Na 2 3和 1 1隧道結(jié)構(gòu)的 MnO 2納米材料 (圖 5 。 這是因?yàn)椴煌?pH 條件下 , 作為模板劑的 Na +的水合半徑差別所致 。 另外 , Kuratani 等 31以 Na-birnessite (水鈉錳礦型 為前驅(qū)物料 , 利用表面活性劑輔助法制備了 2 4隧道型 MnO 2, 并研究了合成材料的電化學(xué)性能 。商品 -MnO 2經(jīng)水熱處理也可制得 MnO 2納米材料 。 Yuan 等

18、32 34將 -MnO 2在 NH 4OH 溶液中水熱處理 , 通過(guò)改變 NH 4OH 濃度和水熱溫度 , 可以得到 -MnOOH 納米 線 、 -MnO 2納米線 、 -Mn 2O 3納米棒和 Mn 3O 4顆粒 。 1. 4錳鹽熱分解法熱分解法經(jīng)典的研究來(lái)自 LaMer 等 35, 他們認(rèn)為單分散納米團(tuán)簇的制備需要一個(gè)短暫不連續(xù)的成核過(guò)程 ,然后 慢慢地控制晶核的生長(zhǎng) 。 當(dāng)反應(yīng)物迅速地注入到反應(yīng)容器中 , 使前驅(qū)體的濃度高于成核閾值 , 短時(shí)間突然的成核可以減緩過(guò)飽和度 。 只要納米晶生長(zhǎng)反應(yīng)所消耗的濃度不超過(guò)前驅(qū)體注入反應(yīng)溶液的速度 , 就不會(huì)形成新的晶核 。 因?yàn)樗辛Ｗ拥纳L(zhǎng)都是相

19、同的 , 因此樣品的尺寸分布大部分取決于從成核到開(kāi)始生長(zhǎng)所需要的時(shí)間 。 若納 ·3401·http :/wwwhxtborg 化學(xué)通報(bào) 2011年 第 74卷 第 11期米晶在成核時(shí)間內(nèi)的生長(zhǎng)所占的比例小于后續(xù)的生長(zhǎng)過(guò)程 , 那么經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間 , 這種納米晶有可能變得更 加均勻 。 七價(jià)錳鹽與二價(jià)錳鹽在一定條件下可發(fā)生自身分解反應(yīng)生成 MnO 2, 利用該原理可在不同條件下制備 MnO 2納米材料 。 Chen 等 36將不同濃度的 Mn (NO 3 2溶液進(jìn)行水熱處理 , 得到了不同晶型和形貌的 MnO 2納米材料 (圖 6 ,其熱分解反應(yīng)方程式為 :Mn (NO 3 2

20、 -MnO 2+2NO 2, 4NO 2+O 2+2H 2O 4HNO 3。 Zhang 等 37通過(guò)熱分解 Mn (acac 3前驅(qū)體 , 調(diào)節(jié)加熱速率合成了三維納米球狀 MnO x (2/3x 1 。熱分解法具有下述其他方法無(wú)法取代的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn) :(1 在溶劑中進(jìn)行的反應(yīng)能夠有效地抑制產(chǎn)物的氧化過(guò)程或者空氣中氧的污染 ,這對(duì)于高純度物質(zhì)的制備是非常重要的 ; (2 在溶劑中反應(yīng)物可能具 有很高的反應(yīng)活性 , 這可以用來(lái)代替固相反應(yīng) , 實(shí)現(xiàn)這些物質(zhì)的軟化學(xué)合成 , 有時(shí)這種方法可以獲得具有有趣的光 、 電和磁性能的亞穩(wěn)相 38; (3 由于溶劑可以具有比較高的反應(yīng)溫度 , 使得一些無(wú)法在低溫

21、下反應(yīng)的物質(zhì)可以在有機(jī)溶劑中得到分解或者發(fā)生反應(yīng) 。 盡管熱分解法具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) ,但其分離 難的問(wèn)題一直困擾著研究者 。 大量的改進(jìn)工作正在進(jìn)行中 40。2MnO 2納米材料的形成機(jī)理關(guān)于 MnO 2納米材料的形成機(jī)理 , 已有大量研究報(bào)道 , 提出了一些模型 。 比較典型的機(jī)理包括 :李 亞棟等 17利用 “ 卷曲 -相轉(zhuǎn)化 ” 機(jī)理解釋了水熱條件下一維 MnO 2納米材料的形成過(guò)程 ; 宋旭春等 18認(rèn)為溶液中離子的生長(zhǎng)遵循溶解機(jī)理 , 提出了 “ 成核 -溶解 -各向異性生長(zhǎng) -重結(jié)晶 ” 機(jī)理 ; Shen 等19提出了“ 壓縮 -坍塌 ” 機(jī)理 。 在此基礎(chǔ)上 , 劉宗懷等 20

22、報(bào)道了 “ 滾湯圓 ” 機(jī)理 。 2. 1“ 卷曲 -相轉(zhuǎn)化 ” 機(jī)理李亞棟等17研究了 KMnO 4與 MnSO 4的共沉淀反應(yīng) , 利用水熱技術(shù)成功制備了 MnO 2納米線 。 通過(guò)觀察水熱反應(yīng)初期的晶型產(chǎn)物 , 他們認(rèn)為 MnO 2納米線的形成經(jīng)歷了一個(gè) “ 卷曲 -相轉(zhuǎn)化 ” 的過(guò)程 。 首 先 , 錳氧八面體基本結(jié)構(gòu)單元在水熱條件下濃縮成薄片狀的 -MnO 2, 當(dāng)體系溫度不斷升高 , 壓力不斷增大時(shí) ,薄片狀 -MnO 2呈現(xiàn)出卷曲趨勢(shì) , 溶液中出現(xiàn)部分層狀結(jié)構(gòu)的 MnO 2, 這是一種亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu) 。 當(dāng)溶 液中存在足量陽(yáng)離子作穩(wěn)定劑時(shí) , 層狀結(jié)構(gòu)保持原狀 ; 而若體系中沒(méi)有大

23、量陽(yáng)離子做穩(wěn)定劑 , 層狀結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生塌陷 , 塌陷方式隨陽(yáng)離子和反應(yīng)體系的不同而不同 :(1 當(dāng)溶液中存在適量 K +或 NH +4時(shí) , 層狀結(jié)構(gòu) -MnO 2直接坍塌為 2 2隧道型 -MnO 2; (2 當(dāng)水熱反應(yīng)為 KMnO 4/MnSO4或 (NH 4 2S 2O 8/MnSO4體系時(shí) , -MnO 2首先坍塌成 2 2或 1 2型隧道結(jié)構(gòu) , 再進(jìn)一步坍塌為 1 1隧道型 -MnO 2。 伴隨著相 轉(zhuǎn)化的發(fā)生 , 體系中的片層或薄片狀結(jié)構(gòu)首先生長(zhǎng)成為納米線 , 隨著水熱反應(yīng)的進(jìn)行 , 稍短的納米線溶 解在反應(yīng)體系中繼續(xù)生長(zhǎng) , 而稍長(zhǎng)的納米線在水熱環(huán)境提供的源動(dòng)力下不斷生長(zhǎng)為更長(zhǎng)的

24、納米線 。 最 終產(chǎn)物的形貌比取決于反應(yīng)體系中陽(yáng)離子的濃度和晶體結(jié)構(gòu)的各向異性 ?！?卷曲 -相轉(zhuǎn)化 ” 機(jī)理不僅很好地解釋了 MnO 2納米線的生長(zhǎng)過(guò)程 , 還為一維納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)理提 供了參考價(jià)值 , 被許多科研工作者在解釋一維納米結(jié)構(gòu)形成過(guò)程時(shí)所采用 。 2. 2“ 成核 -溶解 -各向異性生長(zhǎng) -重結(jié)晶 ” 機(jī)理宋旭春等 18在研究 -MnO 2納米管的形成過(guò)程中提出 “ 成核 -溶解 -各向異性生長(zhǎng) -重結(jié)晶 ” 機(jī)理 。他們認(rèn)為 , 錳源首先在水熱條件下以較低速率生長(zhǎng)出某種特別結(jié)構(gòu)的納米顆粒晶核 , 隨著水熱反應(yīng)的進(jìn)行 ,體系的溫度 、 壓力不斷升高 , 納米顆粒開(kāi)始變得不穩(wěn)定

25、, 呈現(xiàn)出團(tuán)聚趨勢(shì) , 并逐漸生長(zhǎng)成棒狀的各向 異性結(jié)構(gòu) 。 隨著反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行 , 納米棒狀各向異性結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)速度加快 , 團(tuán)聚顆粒濃度下降 , 此時(shí)溶 解過(guò)程占主導(dǎo)地位 。 當(dāng)水熱環(huán)境繼續(xù)發(fā)生變化時(shí) , 溶液中納米棒團(tuán)聚體開(kāi)始向 MnO 2管狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變 , 這 是因?yàn)樾纬?MnO 2的速率非常慢 , 體系不能提供足量 MnO 2使之進(jìn)一步生長(zhǎng)成為棒狀晶體 。 在高能量反應(yīng)體系中 , 反應(yīng)物在 “ 溶解 -重結(jié)晶 ” 過(guò)程中不斷生長(zhǎng) , 且反應(yīng)速率不斷加快 , 棒狀中間體納米結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楣軤?MnO 2納米結(jié)構(gòu) 。不同于 “ 卷曲 -相轉(zhuǎn)化 ” 機(jī)理 , Song 等提出的 “ 成核 -溶解

26、-各向異性生長(zhǎng) -重結(jié)晶 ” 機(jī)理從另一角度很好的解釋了 -MnO 2納米管的形成過(guò)程 , 這一解釋與 Qian 等 40提出的 “ 成核 -溶解 -重結(jié)晶 ” 機(jī)理有相似·4401·化學(xué)通報(bào) 2011年 第 74卷 第 11期 http :/wwwhxtborg之處 。圖 7層狀 MnO 2轉(zhuǎn)化為隧道型 MnO 2示意圖 Fig7Sehematic illustration of the hydrothermaltransformation from layered MnO 22. 3“ 壓縮 -坍塌 ” 機(jī)理“ 壓縮 -塌陷 ” 機(jī)理是根據(jù)層狀 MnO 2經(jīng)水熱處理后形

27、成隧道型 MnO 2而提出來(lái)的 。 在高溫 、高壓 、 高能 量的水熱環(huán)境中 , 當(dāng)模板劑的量不夠多時(shí) ,MnO 2層狀 結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定 , 在水熱環(huán)境的源動(dòng)力下 , 被壓縮而坍塌為不同孔徑大小的隧道型 MnO 2。 其形成機(jī)過(guò)程如圖7所示 。2. 4“ 滾湯圓 ” 機(jī)理劉宗懷等 20用常壓水浴振蕩法成功合成了 -MnO 2納米卷和微球 。 他們認(rèn)為 , -MnO 2微球的形成 是在層狀 MnO 2發(fā)生相轉(zhuǎn)化后 , 在水浴振蕩的物理力驅(qū)動(dòng)下經(jīng)歷了類似于滾湯圓的形成過(guò)程 。 首先 , 在恒溫酸性條件下 , 層狀 MnO 2不穩(wěn)定而發(fā)生坍塌相變 , 生成 l 2和 l l 孔道不規(guī)則共生的 -MnO

28、 2新相碎片 , 這些細(xì)小的 -MnO 2新相碎片發(fā)生團(tuán)聚成為 納米顆粒晶核 , 在水浴振蕩驅(qū)動(dòng)下 , 晶核以一種類似于滾湯圓式的物理方式運(yùn)動(dòng) , 碎片不斷地被滾在晶核上 , 越來(lái)越大 , 越來(lái)越均勻 、 規(guī)則 , 當(dāng)體系中沒(méi)有 -MnO 2碎片剩余時(shí) , 形成該體系下最大的 -MnO 2微球 。在 MnO 2納米材料的可控制備中 , 研究者們?cè)诓粩嗵剿骷{米顆粒的生長(zhǎng)過(guò)程 , 以便研發(fā)特殊性能的納米材料 。 除以上幾個(gè)典型的生長(zhǎng)機(jī)理外 , 許多類似或不同的形成機(jī)理如 “ 導(dǎo)向附著機(jī)理 ” 、 “ 固 -液 -固(S-L-S 機(jī)理 ” 也在被不斷提出 41, 42, 但納米顆粒是否真正按假設(shè)機(jī)理

29、生長(zhǎng) , 有待更多的研究結(jié)果去驗(yàn)證 。3結(jié)語(yǔ)MnO 2是一種具有重要工業(yè)用途的氧化物 , 它具有許多特殊的物化性質(zhì) , 使其在離子篩 、 分子篩 、 催化材料 、鋰離子二次電池的正極材料和新型磁性材料等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用前景 。 水熱法是合成 MnO 2納米材料的一種非常有效方法 , 但是反應(yīng)過(guò)程比較復(fù)雜 , 通常在 1個(gè)密閉的容器中進(jìn)行 , 在線觀察 十分困難 。 一般研究其反應(yīng)機(jī)理是采用將反應(yīng)分別在不同時(shí)間內(nèi)停止后 , 再對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè) 。 如能夠 對(duì)反應(yīng)過(guò)程施行原位檢測(cè) , 將為合成 MnO 2材料提供更多有益的信息 。 目前 , 人們已經(jīng)可以在微觀的層 面上對(duì) MnO 2納米材料的

30、結(jié)構(gòu) 、 形貌 、 粒徑和組成等方面進(jìn)行調(diào)控 , 這些因素都與材料的性能息息相關(guān) ,只有掌握了它們之間的內(nèi)在聯(lián)系 ,MnO 2納米材料才能夠更好地被開(kāi)發(fā)和利用 。 參 考 文 獻(xiàn)1W S Shi , H Y Peng , N Wang et alJAmChemSoc, 2001, 123:11095 110962Y N Xia , P D Yang , Y G Sun et alAdvMater, 2003, 15:353 3893Z W Pan , Z R Dai , Z L WangScience , 2001, 291:1947 19494Z H Liu , K OoiChemMater

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