基于Mn(Ⅱ)配合物前驱体的氧化锰微纳米材料的研究

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锰是一种储量颇富、环境友善型的过渡金属元素,存在多种稳定的价态,其在自然界中以多种价态的氧化物方式存在。锰的氧化物体系比较复杂,具有很多比较特殊的结构,这使得其在诸如催化剂、传感器、二次电池、超级电容器等领域都具备潜在应用价值。采用不同的方式制备得到的锰的氧化物通常都具有各自独特的物理和化学性质,这就为设计新的制备方法制备氧化锰材料提供了依据。因此,通过各种手段制备具有特殊形貌和优秀理化性质的氧化锰微纳米材料,开拓其在更多领域的应用成为人们研究锰系材料的主要方向。基于这一情况,本论文的研究工作主要可分为以下两个部分。  第一部分是新型Mn(II)配合物前躯体的制备和研究。利用配合物合成中常用的溶剂法和水热法,以+2价锰离子及有机配体为原料,制备合成了9例涵盖了从零维到三维的新型锰配合物。配合物1、2、3为三维框架结构,配合物4为二维网络结构,配合物8为一维链状结构,其它为零维结构。对配合物进行了红外光谱、热失重曲线等基本表征,通过 X-射线单晶衍射测定了配合物的精确结构,通过扫描电镜对其形貌特征进行了研究。  第二部分是利用配合物为前躯体,在马弗炉内分别以不同温度煅烧处理,得到一系列氧化锰微纳米材料,对这些材料的物相组分进行了确认,同时对它们的微观形貌进行了分析。测试结果表明材料以Mn2O3或Mn2O3和Mn3O4混合物为主要组分,对其微观形貌分析发现其是由圆球形、长条形及不规则多面体等纳米或微米级基本结构组成,宏观上表现出和前躯体相似的结构。将其作为活性材料制备成电极,在1.0 mol·L–1的Na2SO4电解液中,采用循环伏安测试及恒电流充/放电测试等电化学测量手段对其电化学特性进行了探讨。测试结果表明,以上制备的氧化锰作为超级电容器电极材料均具有良好的循环稳定性能,同时还发现组成为 Mn3O4和 Mn2O3混合组分的材料具有更高的比电容量。
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