锰氧化物的生物模板法合成及性能测定开题报告

1. 研究目的与意义

纳米材料经过多年的发展相关技术已经相当成熟，不同形貌氧化锰纳米材料由于具有许多特殊的物理和化学性质，使其在离子筛、分子筛、催化材料、 锂离子二次电池的正极材料和新型磁性材料等催化、电化学、吸附和磁性质等领域显示了广阔的应用前景 。锰元素的可变氧化态和晶体结构中的缺陷多样性，使 得氧化锰纳米材料呈现出诸如 mno、 mno2、mnooh、mn2o3 和 mn3o4 等不同的结构存在形式。在众多的氧化锰纳米材料中，mno2 组成的氧 化锰纳米材料由于其结构的特殊性，被广泛应用于电极活性材料和氧化还原反应的催化剂在材料及其结构的设计过程中。

近年来，采用传统的合成方法如水热、溶胶-凝胶、阴极电镀等虽制备了不同形貌的mno₂，但往往制备的样品晶态单一，限制了材料的广泛应用，同时其存在合成方法和预处理复杂、污染环境、后续处理昂贵等缺点。而生物模板技术的发展，对合成特定形貌结构的过渡金属氧化物提供了一种便捷之法，因生物分子具有复杂的纳米结构，它的这种结构决定它可以容纳其他分子。同时，生物材料由于其独特的结构多样性、形态可重复性以及容易去除、环保无污染等性能成为目前热门的模板材料。

纳米材料的合成与制备已从直接合成进入到应用模板合成的新阶段。控制合成日益成为纳米材料合成与制各中的核心问题，纳米材料合成、组装一体化将是新的研究热点。模板法是构筑纳米有序结构材料的一种有效方法。近年来，模板法在制备具有复杂形态的纳米结构材料中的研究引起了人们广泛的关注。模板法的优势在于利用模板的空间限域作用和调控作用可对合成材料的大小、形貌、结构、排布方式等进行控制，而且也可根据合成材料的大小和形貌预先设计模板。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容

①在硝酸锰不同配比条件下，制成性能特殊的材料。

②考察材料的结构与形貌。

3. 研究的方法与步骤

选用天然植物花瓣（山茶花瓣）作为生物模板，经蒸馏水反复数次洗涤，清除表面灰尘以及其他杂质，备用。以硝酸锰50%溶液（分析纯）作为锰源前驱体：分子式mn(no₃)₂，分子量178.95 分别配置浓度为0.01、0.03、0.05、0.10mol/l的硝酸锰前驱体溶液（水与乙醇体积比为0.9），将上述清洗干净的山茶花花瓣浸入到已配制好的前驱体溶液中，并用盐酸调节体系的酸碱度使其ph=3。浸渍数天，使山茶花花瓣内部空隙结构及表面充分吸收锰源前驱体溶液，取出自然晾干。然后在550℃下煅烧300分钟，去除花瓣模板，制备出具有山茶花瓣结构的层状多孔氧化锰。

性能测试

称取一系列的样品0.02 g于20ml mb100mg/l亚甲基蓝溶液中，分别在旋转器上旋转1、2、4、6、8、12、16、20、24h后抽滤，取滤液，利用紫外-可见光谱仪测吸光度，研究它的吸附性能。

4. 参考文献

[1]poyraz, a. s.; biswas, s.; genuino, h. c.; dharmarathna, s.; kuo,c.-h.; suib, s. l. bimodification of mesoporous silicon oxide by coupled “in situ oxidation at the interface and ion exchange” and its catalytic activity in the gas-phase toluene oxidation. chemcatchem. 2012, 5, 920930.

[2]vos, d. e. d.; dams, m.; sels, b. f.; jacobs, p. a. ordered mesoporous and microporous molecular sieves functionalized with transition metal complexes as catalysts for selective organic

transformations. chem. rev. 2002, 102, 36153640.

5. 计划与进度安排

2022-02-27——2022-03-10 查阅文献，制定实验方案，完成开题报告

2022-03-15～2022-04-012022-3-10—— 2022-03-25 采集生物模板，做前期处理

2022-04-01～2022-04-302022-3-26——2022-04-26 制作具有生物模板氧锰化物材料