1、納米片是一種新型的二維納米材料。大多無機(jī)層狀化合物可通過剝離獲得分散的單層納米片。剝離得到的單層納米片常常呈現(xiàn)正電性或者負(fù)電性，可以作為組裝新型納米材料的基本單元。在本研究論文中，以二氧化錳納米片為基本構(gòu)建單元，通過不同的合成技術(shù)，控制合成以二氧化錳納米片為基本單元組成的各種結(jié)構(gòu)錳氧化物材料，并且結(jié)構(gòu)各異的氧化錳材料在能源（二甲醚催化燃燒）、環(huán)境保護(hù)（廢水處理）以及能源儲(chǔ)存設(shè)備等方面表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。本論文主要研究內(nèi)容及結(jié)果有以下幾

2、個(gè)方面:
　　1、采用插層組裝法制備了大層間距的有機(jī)無機(jī)雜化層狀氧化錳材料。兩步插層法主要包括，將超聲剝離得到的層狀氧化錳納米片與CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)進(jìn)行靜電組裝，得到有機(jī)分子插層結(jié)構(gòu)的烷基銨陽離子-二氧化錳(CTAB-MO);隨后通過離子交換方式，將羥基鋁陽離子引入到層狀氧化錳的層間，得到有機(jī)-無機(jī)復(fù)合改性層狀氧化錳材料CTAB-Al-MO。利用X射線衍射(XRD)、熱重-差熱分析(TG-DTA)、透射電鏡(TEM)

3、和傅立葉紅外光譜(FTIR)等技術(shù)，研究合成產(chǎn)物的層間結(jié)構(gòu)特性。結(jié)果表明，所合成產(chǎn)物具有大層間距（1.59 nm）和大比表面積（161 m2/g）;熱穩(wěn)定性較高，在空氣中300℃焙燒2h后，仍然保持良好的層狀結(jié)構(gòu)。我們還發(fā)現(xiàn)，CTAB的加載量決定著復(fù)合產(chǎn)物CTAB-Al-MO中的鋁含量。當(dāng)復(fù)合材料應(yīng)用到污水處理中時(shí)，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料對(duì)甲基橙模擬染料具有較高的去除率。5min時(shí)，脫色率達(dá)到95％。研究結(jié)果對(duì)進(jìn)一步了解有機(jī)-無機(jī)復(fù)合改性層狀二氧

4、化錳的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用具有很重要的意義。研究結(jié)果發(fā)表在Journal of Solid State Chemistry(2013，198，371-378)上。
　　2、采用剝離組裝法和原位氧化還原技術(shù)制備了金屬氧化物（氧化鋁）層柱氧化錳多孔材料，并將其應(yīng)用于新型清潔能源二甲醚的催化燃燒反應(yīng)。本研究的效果是將具有良好穩(wěn)定性的氧化鍋?zhàn)鳛橹鶕蝿ㄟ^化學(xué)方法對(duì)層狀氧化錳進(jìn)行插層組裝，得到高熱穩(wěn)定性(≥500℃)的氧化鋁柱層狀氧化錳多孔材料。

5、層柱氧化錳多孔材料在空氣中400℃焙燒3h后仍保持良好的層狀結(jié)構(gòu)，層間距為0.67nm。當(dāng)將層柱氧化錳多孔材料應(yīng)用于二甲醚催化燃燒反應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其具有更高的低溫催化燃燒活性和穩(wěn)定性。起燃溫度T10％降至140℃，完全轉(zhuǎn)化溫度T90％為149℃;在170℃下，200h內(nèi)保持二甲醚轉(zhuǎn)化率＞90％。O2-TPD，XPS等分析結(jié)果表明，層柱氧化錳催化劑具有豐富的氧物種，其中低溫和中溫活性氧物種在二甲醚催化燃燒反應(yīng)中起了至關(guān)重要的作用;與此同時(shí)，氧

6、化鋁柱撐劑能夠促進(jìn)這些氧物種的遷移。瞬態(tài)響應(yīng)技術(shù)結(jié)果證明，氧化錳催化劑表面晶格氧(Mn=O)在二甲醚的催化燃燒反應(yīng)中被消耗，繼而由氣相氧再生補(bǔ)充。研究結(jié)果發(fā)表在Microporous and Mesoporous Materials（2013，181，105-110）上。
　　3、二氧化錳的傳統(tǒng)合成技術(shù)常常通過二價(jià)錳離子與高錳酸根的氧化還原反應(yīng)。本研究中，二氧化錳納米片直接作為反應(yīng)材料，取代了傳統(tǒng)法中的高錳酸鹽或錳鹽，通過水熱技術(shù)

7、合成特殊枝狀結(jié)構(gòu)的氧化錳材料。多枝狀的β-MnO2的制備主要通過兩個(gè)步驟，包括用二氧化錳納米片輔助水熱在160℃下24小時(shí)合成多枝狀γ-MnOOH前軀體和在空氣中經(jīng)400℃煅燒處理所獲得的γ-MnOOH前軀體。煅燒后得到的枝狀β-MnO2具有特殊的端部結(jié)構(gòu)，即具有凹陷的開放端和錐形的封閉端。組裝和脫落機(jī)制的提出解釋了特殊枝狀結(jié)構(gòu)的形成。此外，合成時(shí)通過控制反應(yīng)體系的pH值或者加入一定量的表面活性劑SDBS作為反應(yīng)物，可生成一維棒狀和枝狀

8、產(chǎn)物，從而實(shí)現(xiàn)γ-MnOOH枝狀結(jié)構(gòu)和一維棒狀結(jié)構(gòu)的選擇性生長。研究成果發(fā)表在Materials Letters(2012，79288-291)上。
　　4、在NaOH-乙二醇回流體系，以PVP為表面活性劑，H2O2為氧化劑，簡單快捷(1h)地合成由厚度約為10nm的二維納米片組裝成的氧化錳納米花球，花球直徑為300-500 nm。系統(tǒng)地研究了各種合成因素，如反應(yīng)物的用量和反應(yīng)時(shí)間等對(duì)產(chǎn)物的影響;發(fā)現(xiàn)OH-/Mn2+的摩爾比在形成

9、高結(jié)晶度的有序的3D二氧化錳納米結(jié)構(gòu)起了至關(guān)重要的作用。結(jié)構(gòu)表征表明，所合成的二氧化錳納米結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出良好的介孔結(jié)構(gòu)，孔徑約為20nm。由于納米花的納米尺寸效應(yīng)和獨(dú)特的開放式結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)越的吸附性能、電化學(xué)性能。吸附時(shí)間為10min時(shí)，Birnessite型MnO2對(duì)麗春紅的脫色率達(dá)到了95％，達(dá)到快速脫色的效果。掃描速率為2 mV s-1，樣品Birnessite型MnO2比電容計(jì)算值為191F/g。雖然MnO2花形微球的合成已有報(bào)

10、道，但尋求經(jīng)濟(jì)、簡單易行、環(huán)境友好的可控合成路徑仍然具有非常重要的研究意義。據(jù)我們所知，在本研究中首次報(bào)道采用多元醇回流法制備3D二氧化錳納米結(jié)構(gòu)。研究成果發(fā)表在Industrial and EngneeringChemistry Research(2013,52,9586-9593)上。
　　5、采用了二氧化錳納米片輔助水熱法和原位聚合法構(gòu)建單分散的二氧化錳/聚苯胺同軸納米線(MNW/PANI)，取代了傳統(tǒng)水熱法中的二價(jià)錳離子和

11、高錳酸鹽氧化還原合成法。所合成的高度交織納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的二氧化錳/聚苯胺同軸構(gòu)象為高性能電容器的組裝提供了良好的電極材料。MNW/PANI(14h)在掃描速率2 mV s-1下比電容值高達(dá)485mF/cm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了二氧化錳納米線的比電容(263 mF/cm2)和聚苯胺粉體的比電容(39.75 mF/cm2)。此外，研究中以聚乙烯醇/磷酸(PVA/H3PO4)為固態(tài)電解質(zhì)，采用一種簡易方法成功設(shè)計(jì)組裝了以二氧化錳/聚苯胺(MNW/PAN