[发明专利]一种三维海胆状Na-α-MnO2

说明书

本发明属于无机纳米材料合成领域，具体涉及一种三维海胆状Na‑α‑MnO₂的水热合成方法。其包括如下步骤：将一定量的锰盐完全溶解于含有浓硫酸的水溶液中，随后加入一定量的氯酸钠，搅拌均匀分散后水热反应结束后，随后离心、洗涤、干燥。本发明提供的制备方法简单，控制方便，可以通过一步水热反应制备出钠离子孔道填充的α‑MnO₂，对α‑MnO₂应用领域的拓展意义重大。

技术领域

本发明属于无机纳米材料合成领域，具体涉及一种三维海胆状Na-α-MnO₂的水热合成方法。

背景技术

在众多常见的锰氧化物中，二氧化锰(MnO₂)是结构最复杂、晶型最多的一种。MnO₂是以锰氧八面体[MnO₆]为结构单元，其中一个Mn位于八面体中心位置，6个O位于八面体顶角，八面体之间通过共棱方式形成八面体链，八面体链又通过棱边/顶点相结合的方式组成不同晶体结构，如α-MnO₂，β-MnO₂, γ-MnO₂,δ-MnO₂等。其中，α-MnO₂具有2×2孔道结构，孔道大小为0.46nm，孔道中需要有阳离子(K⁺、NH₄⁺、Ba²⁺等)来维持孔道结构。α-MnO₂的制备方法会影响其孔道阳离子种类及分布等，进而影响材料在不同应用领域的活性。但是现在尚无孔道为Na⁺的α-MnO₂的制备报道。

一直以来，研究学者在MnO₂的3D蒲公英状结构或其他外形的形貌控制方面做出了许多努力，因为这些外形结构与功能构筑部分相比通常被认为可以提供令人意想不到的性能。例如，Suib等人利用MnSO₄与K₂Cr₂O₇反应通过改变反应温度可以制备出3D的蒲公英状和球状MnO₂纳米材料。冯等人成功合成空心的海胆状α-MnO₂，他们还发现通过调整反应体系的pH和温度可以改变海胆的构筑部分。但是，蒲公英状或者其他3D形貌的MnO₂在合成过程中往往要加入模板剂才可以得到，从而不可避免地在反应结束后移除模板剂时会导致材料结构某种程度上的破坏。如何能够一步而不添加任何模板剂来合成蒲公英状或与之相似形貌的α-MnO₂，并能够对其孔道抗衡离子进行调控，目前还是一个比较大的挑战。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种三维海胆状Na-α-MnO₂的水热合成方法。本发明通过氧化还原反应，在强酸和水热条件下一步合成三维海胆形貌钠离子填充的α-MnO₂，本制备方法简单，控制方便。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种三维海胆状Na-α-MnO₂的水热合成方法，包括如下步骤：

将锰盐完全溶解于含有浓硫酸的水溶液中，随后加入氯酸钠，搅拌均匀分散后水热反应结束后，离心、洗涤、干燥。

优选的，所述锰盐为硫酸锰。

优选的，所述锰盐和氯酸钠的摩尔比为1:1～2。

优选的，所述浓硫酸与水的体积比为4～6:15。

优选的，所述水热反应的时间为8～16h。

优选的，所述水热反应的温度为120～180℃。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：