水热合成温度及Na^＋对二氧化锰晶型和形貌的影响-论文.pdf

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1、第4O卷第5期河南师范大学学报(自然科学版)Z．40No．5JournalofHenanNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Sept．2012文章编号：1000—2367(2012)05～0103—03水热合成温度及Na+对二氧化锰晶型和形貌的影响刘院英，徐亚周。，魏秀格，常照荣(1．河南师范大学化学与环境科学学院，河南新乡453007；2．安阳师范学院化学与化工学院，河南安阳455002；3．河南工业职业技术学院，河南南阳473000)摘要：在水热条件下，以过硫酸盐和二价锰盐为反应物，用XRD和SEM技术研究了合成温度及N

2、a对二氧化锰晶体结构和形貌的影响规律．结果表明：反应温度低于100。C，在Na存在下易生成7-MnOz，形貌呈球形，结构致密，在其表面呈向外突出的丝状物．随温度升高，晶型均向B型转变，微球逐渐发生破裂．关键词：水热合成；二氧化锰；晶体结构；形貌中图分类号：O614．7文献标志码：A二氧化锰以其价格低廉，环境友好成为能源和电子领域中一种重要的原材料，广泛用于碱锰电池、铁磁性材料等领域⋯．近几年研究发现纳米化的二氧化锰用于超级电容器和锂离子电池以及化学工业中分子筛和催化剂中有着独特和优异的性能L3～．二氧化锰的物理化学性质在很大程度上依赖于形貌、晶体结构和密度等参数[一

3、，因此，制备不同晶型和不同形貌的二氧化锰纳米材料成为近年的研究热点．目前文献报道的二氧化锰仅限于单一的晶型和形貌的制备和表征．Zhang等人用水热法合成出空心八面体8一MnO。[12；张国庆等人在y—MnO里掺入铵离子得到了具有a晶型的MnOlj；Y．J．Xiong等用聚合物做协调剂制备了7-MnO。纳米线[1『l¨；X．Wang等人研究了二氧化锰单晶纳米线的形成机理_1等．但是这些研究仅仅是在特定的实验条件对合成的产物进行表征，有关合成条件和可溶性碱金属离子对二氧化锰晶型及形貌的变化规律文献却少有报道，这使得合成可控晶形和形貌的纳米二氧化锰多少带有一定的盲目性．本

4、文采用水热合成法，以过硫酸盐和二价锰盐在不同温度下制备二氧化锰，并对其晶型和形貌做了对比分析，从而揭示其变化机理和规律，为制备不同晶形和形貌的纳米二氧化锰研究提供理论依据．1实验部分1．1样品的制备所用试剂均为分析纯试剂将硫酸锰与过硫酸钠按1：1的摩尔比称量，分别置于50ml烧杯中，各加入2Oml去离子水，加热搅拌溶解．将冷却到室温的两种溶液混合均匀后倒入5Oml内衬聚四氟乙烯的水热反应釜中，分别在60。C，80。C，100℃，110。C和120℃下反应若干小时．样品取出后，用70。C去离子水洗涤3～5次，抽虑，置于8O℃烘箱中烘干数小时，即得到Na影响下二氧化锰产

5、物．1．2样品物性的测试将合成的产物样品取1g左右研磨过200目筛做XRD测试．采用德国布鲁克D～8型X粉末衍射仪，测试条件为Cu靶的Ka作辐射源，工作电压为4OkV，工作电流4OmA，扫描速度为3。min，扫描角度为5O～9O。．用HitachiS一4300型扫描电镜对产物粒子形貌进行分析．收稿日期：2012-03—3O基金项目：国家自然科学基金(21071046)；河南省教育厅自然科学研究项目(2008B150009)作者简介：常照荣(1956一)，男，河南镇平人，河南师范大学教授，博导，主要从事新能源材料研究104河南师范大学学报(自然科学版)2结果与讨论2．

6、1合成温度及Na对二氧化锰晶体结构的影响由图1可见，在Na存在下，反应温度对二氧化锰的晶型具有很大的影响．温度在100。C以下，MnO晶233268型为7-MnOz．随着温度的上升，7-MnO。的(110)峰逐渐向高角度位移，峰强逐渐变弱；(130)峰向低角度位O95784移，两峰逐渐靠拢，到110。C时，在衍射角20为28．64。时出现了新的衍射峰，此峰为j3一MnO的特征峰．同O51弧时，随着温度的升高，(021)和(111)峰逐渐靠近，峰强增大，到120℃时形成了J3一MnO的(101)峰．在衍射角10156．2。处的衍射峰随温度的升高也开始发生分化，最终形成

7、(221)和(240)两个分立的峰，完全转变为8一l21O11M12O，．2332683924811O5lO112lOl12233781OO2194O51O112101}22338716081487O11O112OO1图l不J司反应温度合成的MnO~XRDN谱23487O从表1可以看出，在Na。。存在下，随着反应温度的提高，XRD图谱中各特征衍射峰发生了很大变化．在63944460℃下，20—22．07。时，I／1。一100，为典型的7-MnO．随温度的升高，i／i。一100的峰开始发生变化，在80℃O97时变为(021)峰，并且2e一36．98。，当温度达到1