[发明专利]一类锰系尖晶石纳米材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一类锰系尖晶石纳米材料，其特征在于：包括四方相Co_xMn_3-xO₄纳米颗粒、立方相Co_xMn_3-xO₄纳米颗粒、四方相Co_xMn_3-xO₄纳米线、MgMn₂O₄纳米颗粒、Mn₃O₄纳米颗粒、ZnMn₂O₄空心纳米球、空心纳米正立方体、空心微米球、空心微米正立方体或纳米片，所述Co_xMn_3-xO₄纳米颗粒的粒径为(80～200)nm、所述Co_xMn_3-xO₄纳米线为直径(10～30)nm及长度为(1～2)μm的纳米线互相缠绕交织成的网状结构、MgMn₂O₄或Mn₃O₄纳米颗粒的粒径为(80～200)nm、ZnMn₂O₄空心纳米球直径为400～600nm及壳层厚度为40nm、ZnMn₂O₄空心纳米正立方体的边长为400nm及壁厚为40nm、ZnMn₂O₄空心微米球的直径为2μm、ZnMn₂O₄空心微米正立方体的边长为2.5μm，其中，四方相Co_xMn_3-xO₄纳米颗粒Co∶Mn原子比为1∶1.72、立方相Co_xMn_3-xO₄纳米颗粒Co∶Mn原子比为1∶1.11、四方相MgMn₂O₄纳米颗粒Mg∶Mn原子比为1∶2.92、四方相ZnMn₂O₄空心纳米球Zn∶Mn原子比为1∶1.74、四方相ZnMn₂O₄空心纳米正立方体Zn∶Mn原子比为1∶1.49。

2.一种如权利要求1所述锰系尖晶石纳米材料的制备方法，其特征在于：在常温下通过还原剂将MnO₂还原，从而得到锰系尖晶石型氧化物，包括下述步骤；

1)将具有非晶态结构的MnO₂纳米颗粒和金属盐加入去离子水中，搅拌使金属盐完全溶解，得到悬浊液；

2)磁力搅拌下，将还原剂滴加入上述悬浊液中，滴加完毕后继续搅拌，直到不再产生气泡为止；

3)离心分离得到固体物，依次用去离子水和无水乙醇洗涤2～3次，在80℃、真空度为0.1MPa条件下干燥4小时即可。

3.根据权利要求2所述锰系尖晶石纳米材料的制备方法，其特征在于：所述具有非晶态结构的MnO₂纳米颗粒包括纳米线、空心纳米球、空心纳米正立方体、空心微米球、空心微米正立方体或纳米片。

4.根据权利要求2所述锰系尖晶石纳米材料的制备方法，其特征在于：所述金属盐为金属钴、镁或锌的氯化物、硝酸盐或硫酸盐。

5.根据权利要求2所述锰系尖晶石纳米材料的制备方法，其特征在于：所述MnO₂纳米颗粒和金属盐的摩尔比为2～1∶1。

6.根据权利要求2所述锰系尖晶石纳米材料的制备方法，其特征在于：所述还原剂为NaBH₄、N₂H₄·H₂O或NaH₂PO₂的水溶液，其浓度为(0.1～4)M、预先用NaOH调节pH为10～12，其加入量与悬浊液的体积比为0.3～0.4∶1。

7.一种如权利要求1所述锰系尖晶石纳米材料的应用，其特征在于：作为碱性电催化剂构成三电极体系用于其氧还原性能的测试，即以该锰系尖晶石纳米材料作为工作电极、以Pt片作为对电极、以饱和的氯化钾Ag/AgCl作为参比电极、以0.1M KOH溶液为电解液构成的三电极体系，所述作为工作电极锰系复合氧化物中包括的活性物质由锰系尖晶石纳米材料和活性炭组成，其质量比为3∶7。