不同晶型二氧化锰的制备、表征及甲醛降解性能研究

目的:通过制备四种不同晶型的二氧化锰,对其结构进行了详尽表征,并对其低浓度甲醛降解性能进行探索。方法:采用KMnO_4、NH_4Cl、MnSO_4·H_2O、(NH_4)_2S_2O_8为原料合成了四种不同晶型的二氧化锰,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱、氮气吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等对材料进行表征。将四种催化剂应用于低浓度甲醛降解测试。结果:制备得四种晶型的二氧化锰,XRD结果表明分别为α-MnO_2、β-MnO_2、γ-MnO_2和δ-MnO_2;氮气吸脱附结果表明δ-MnO_2的比表面积最大,β-MnO_2的比表面积最小;XPS结果δ-MnO_2的表面氧与氧缺陷占比最高、Mn的平均价态最高;TEM结果表明α-、δ-MnO_2具有明显的层状结构,其余晶型为棒状。结论:制备得四种晶型的二氧化锰,对甲醛降解最高的是δ-MnO_2,6 h后可达80%,说明δ-MnO_2具有较好的催化降解效果。     

纳米MnO2/羧甲基纤维素复合膜制备及光催化降解罗丹明B性能研究

采用溶胶-凝胶法结合流延包覆方法制备纳米二氧化锰(MnO_2)/羧甲基纤维素(CMC)复合膜(纳米MnO_2/CMC复合膜),并对样品进行测试,复合膜催化剂呈MnO_2颗粒状自然堆积,颗粒间无团聚,表面光滑,纳米直径20nm±5nm,是高量子活性纳米MnO_2,MnO_2的含量为28.6%(wt,质量分数)。纳米MnO_2/CMC复合膜具有聚合物CMC的强溶胀吸附性和纳米MnO_2光催化活性,对催化降解罗丹明B印染废水效果明显。研究结果表明,在温度为20℃,pH=4.0,罗丹明B溶液浓度为100mg/L,复合膜用量为0.75g/L条件下,罗丹明B溶液的降解率达86.6%,吸附容量为8.09mg/g,处理后废水中的罗丹明B含量低于0.1mg/L,达到染料废水排入城镇下水道水质标准。     

二氧化锰形貌对Ti3C2Tx@MnO2复合材料电化学性能的影响

以聚多巴胺(PDA)修饰的Ti₃C₂T_x为基体, 高锰酸钾(KMnO₄)为锰源, 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚乙二醇(PEG)为表面活性剂, 采用液相共沉淀法及水热法, 制备出四种不同形貌的Ti₃C₂T_x@MnO₂复合材料。通过FE-SEM、XRD、Raman、FT-IR、BET及电化学测试, 系统研究了纳米碎片状(δ-MnO₂)、米粒状(α-MnO₂)、纳米花球状(α-MnO₂)以及纳米线状二氧化锰(α-MnO₂)对Ti₃C₂T_x物相结构、电化学活性和电荷存储机理的影响。结果表明: 纳米线状MnO₂复合改性的Ti₃C₂T_x比表面积最大、电荷转移阻抗最小且循环稳定性最优, 在扫描速率为2 mV?s ^-1时的比容量达340.9 F?g ^-1, 比使用CTAB时高出近2.5倍。     

MnO_(2)纳米棒的吸波性能及其超构表面设计EI北大核心CSCD

采用水热法和冷冻干燥技术制备MnO_(2)纳米棒材料,并利用模压法制备不同填充浓度的MnO_(2)/石蜡环状样品。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、矢量网络分析仪(VNA)对样品的物相、微观结构、电磁参数进行了表征与测试,利用CST软件模拟设计了样品材料的超构表面,并对其设计前后的电磁波反射率进行了模拟计算与研究。结果表明:制备的MnO_(2)粉体呈棒状结构,棒体直径约50-100 nm,长度约5-10μm,单根结构圆柱度高,整体的结构均一性和结晶度好;MnO_(2)/石蜡样品的电磁衰减系数(α)随MnO_(2)纳米棒填充浓度的提高而增大,主要得益于随浓度增加而逐渐提升的介电损耗正切值(tanδ);超构表面的设计极大地拓宽了MnO_(2)/石蜡材料的微波吸收频域,2-18 GHz内最优频宽可达14.32 GHz,主要是超构表面引起的多谐振共存使得在规定频率范围内出现了多个吸收峰叠加而实现的。     

生物活性玻璃-二氧化锰复合支架的制备与表征

骨修复支架在植入缺损处后出现的炎症与氧化应激有关, 其中过氧化氢(H₂O₂)浓度过高是引起氧化应激的主要原因之一。二氧化锰(MnO₂)能够通过催化分解H₂O₂来消除植入物周围环境过量的H₂O₂, 同时催化H₂O₂分解产生的氧气(O₂)能够缓解骨缺损处因血供不足而导致的缺氧环境, 从而有利于骨组织再生与骨缺损修复。本研究采用简单的氧化还原法在3D打印制备的生物活性玻璃(BG)支架表面原位沉积MnO₂颗粒, 得到BG-MnO₂复合支架(BGM), 赋予BG支架清除H₂O₂的同时提供O₂的能力。研究结果表明, BGM支架表面沉积MnO₂含量随反应溶液中高锰酸钾浓度升高而增加, 其抗压强度随MnO₂含量增加而增强, 但这些支架的孔隙率和降解速度基本保持不变。更为重要的是, BGM支架能够在H₂O₂环境中持续催化分解H₂O₂产生O₂, 当不同Mn含量的BGM (BGM5和BMG9)支架在浓度为2 mmol/L的H₂O₂溶液中催化分解H₂O₂产生的O₂能使溶液中饱和氧浓度分别达到8.4和11 mg/L。细胞实验结果表明, BGM支架对骨髓间充质干细胞的增殖和碱性磷酸酶活性有一定促进作用。因此, BGM支架在骨组织修复领域具有较大的应用潜力。     

膨胀石墨/MnO2超级电容器电极材料中膨胀石墨的作用机制

采用一种简便的方法制备出了单相α-MnO₂和膨胀石墨(EG)/MnO₂复合物。实验结果表明EG/MnO₂复合物有着比单相α-MnO₂更高的比电容和更加优异的倍率性能。随后采用XRD、TG、EIS、BET等手段对复合材料中EG的作用机制进行了研究,结果发现在EG/MnO₂复合物中出现了δ相MnO₂(δ-MnO₂为层状结构,相较于α-MnO₂更加有利于离子的扩散和传输),δ-MnO₂大约占复合物总质量的30wt%,EG占3.4wt%。EG/MnO₂复合物的电荷转移电阻显著低于单相α-MnO₂。EG/MnO₂的比表面积为38.7 m²·g^-1,而单相α-MnO₂的比表面积只有21.6 m²·g^-1,更大的比表面积使材料与电解液接触更为充分,从而降低了电荷转移电阻。综上,复合材料中EG的作用机制是通过自身的层状结构诱导了MnO₂在其上沉积形成了层状的δ-MnO₂,同时抑制了MnO₂颗粒的生长,增加了颗粒与电解液的接触面积,降低了电荷转移电阻,从而增大了比电容,也提高了其倍率性能。     

纳米微粒作为电池活性材料的前景

介绍了用溶胶凝胶法、微乳法、低热固相反应法制备纳米级电池活性材料——如MnO_2、Ni(OH)_2、Bi—MnO_2、LiCoO_2以及这些纳米材料的充放电性能。数据表明,一般来说这些纳米材料本身的放电容量并不比相应的常规粒径材料好,但若与常规粒径材料混合,则存在一个最佳混合配比,可大大提高其放电容量。因而纳米材料有可能成为有前景的电池活性材料。     

基于镍尖锥阵列的柔性超薄超级电容器

本研究采用电化学沉积的方法在金属钛板上制备出镍尖锥的规则阵列,然后将二氧化锰直接沉积到镍尖锥阵列上。这种沉积有二氧化锰的镍尖锥能够直接从基板上剥落下来形成自支撑的、柔性、超薄电极片。结果显示该电极的最高比电容达到325 F/g,并且具有出色的倍率性能。用这种电极组装成的柔性超薄超级电容器呈现出良好的电化学性能,有望在可穿戴消费电子领域得到应用。     

预放电模式对锂锰电池性能的影响

预放电模式对锂二氧化锰(Li-MnO_2)一次电池存储后的内阻、电压及放电性能有直接影响。研究恒流、恒阻和直接短路等3种模式预放电对Li-MnO_2电池性能的影响。在60℃存储后,恒流、恒阻和直接短路预放电的Li-MnO_2电池,平均内阻分别为569mΩ、852mΩ和1140mΩ,平均开路电压分别为3.257V、3.250V和3.271V。恒流预放电制备的电池,内阻、电压分布一致性更高,1000mA恒流放电时,恒流预放电电池的容量比直接短路预放电的高28.4%。     

MnO2掺杂LiTaO3陶瓷的烧结机理与力学性能EI北大核心CSCD

采用无压烧结法制备了添加MnO2粉末的LiTaO3基陶瓷复合材料,研究无压烧结后样品的显微组织和力学性能,结果表明:MnO2能够有效促进晶粒的长大,改善LiTaO3基陶瓷复合材料烧结性;1 300℃保温3 h无压烧结后,随着MnO2质量分数的增加,LiTaO3基陶瓷复合材料的烧结性增强,添加4%(质量分数) MnO2制备的陶瓷复合材料烧结性较好;陶瓷复合材料的收缩率和Vickers硬度都先增大后减小,并在4%MnO2时达到最大,分别为25.7%和392.5 MPa;MnO2在烧结后以Mn3O4的形式存在。