[发明专利]一种Mn3O4-MnO2纳米棒复合氧化物、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于双组份金属氧化物的制备技术领域，具体涉及一种Mn₃O₄-MnO₂纳米棒复合氧化物及其制备方法。

背景技术

过渡金属氧化物因其具有特殊的外层轨道电子结构，在催化领域具有良好的催化性能，具有显著的发展潜力，受到了广泛关注和应用。在众多的过渡金属氧化物催化材料中，锰氧化物因其具有可调变的多重价态、绿色无毒、价格低廉等特性，是最受关注的过多金属氧化物催化材料之一。锰氧化物因其具有多重可变的价态，在光、电、磁等方面具有特殊的性能，因此在催化、磁性材料、电池材料、传感等领域得到广泛关注，具有不可估量的开发和应用价值。

作为催化材料，其微观结构和化学组成对其性能影响十分显著。最近的研究显示，具有双组份组成的过渡金属氧化物，因其结合了两种不同过渡金属氧化物，往往较其单一组分氧化物展示出更加优异的催化、电化学和机械性能。

目前，虽然国内外对双组份金属氧化物的报道较多，但对于Mn₃O₄-MnO₂双组份复合氧化物制备的报道还十分有限。目前仅有Xiao等人在CrystEngComm,2011,13,5685-5687通过两步法制备了以Mn₃O₄作为核、MnO₂作为壳的Mn₃O₄-MnO₂双组份异质结构复合物。

该方法虽然获得了Mn₃O₄-MnO₂双组份组成的复合氧化物，但其所采用的方法显然是复杂的多步操作，且引入了一定的强酸，不易控制，增加了生产成本和生态环境的负荷。因此，为了获得更加优异的催化性能，开发绿色高效的合成方法，实现新型结构的Mn₃O₄-MnO₂双组份复合氧化物制备，值得我们进一步探索。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种Mn₃O₄-MnO₂纳米棒复合氧化物，为均一的Mn₃O₄-MnO₂纳米棒双组份复合氧化物。

本发明还提供了一种Mn₃O₄-MnO₂纳米棒复合氧化物的制备方法，以高锰酸钾为锰源、葡萄糖作还原剂、氯化钠作结构导向剂，制备得到Mn₃O₄-MnO₂纳米棒双组份复合氧化物。

本发明同时还提供了一种Mn₃O₄-MnO₂纳米棒复合氧化物的应用，催化氧化方面的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种Mn₃O₄-MnO₂纳米棒复合氧化物，为棒状结构，长度5-50μm，直径为30-120nm。

一种Mn₃O₄-MnO₂纳米棒复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：

a、在去离子水中加入高锰酸钾，随后加入葡萄糖和氯化钠，搅拌均匀后，密封，加热反应；

b、将反应得到的产物用蒸馏水润洗干净、离心分离并经真空干燥，即得Mn₃O₄-MnO₂纳米棒复合氧化物。

步骤a中高锰酸钾在去离子水中浓度为12-18mol/L。

步骤a中加入的高锰酸钾、葡萄糖和氯化钠的物质的量之比为1：0.1～0.3：0～0.4。

步骤a中加热反应，温度为110～125℃，反应6～24h。

本发明提供一种Mn₃O₄-MnO₂纳米棒复合氧化物的应用，在催化氧化方面的应用，尤其是在亚甲基蓝催化氧化降解方面的应用。