[发明专利]一种具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法为：以碳纸为导电基底，碳纸置于高锰酸钾溶液中进行水热反应，在碳纸上得到MnO₂超长纳米线催化剂，所述高锰酸钾溶液的浓度为0.075 mol/L，水热反应的温度为220-230℃，水热反应的时间为36-40h。

2.如权利要求1所述的具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂的制备方法，其特征在于：水热反应的温度为220℃，水热反应的时间为36h。

3.如权利要求1所述的具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂的制备方法，其特征在于：碳纸在放入高锰酸钾溶液中前，进行预处理，预处理的方法为：依次采用稀盐酸、丙酮、乙醇进行清洗。

4.如权利要求1所述的具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂的制备方法，其特征在于：水热反应后所得产物进行干燥，干燥的温度为在60-70℃中烘干8-12 h。

5.如权利要求4所述的具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂的制备方法，其特征在于：干燥的温度为60℃干燥12 h。

6.一种具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂，采用如权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到，其特征在于：所述催化剂以碳纸为导电基底，超长MnO₂纳米线在碳纸表面生长形成3D网络结构，纳米线的直径为10nm，晶面间距为0.69nm，具有晶格畸变，具有氧空位。

7.权利要求6所述的具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂在电催化氮气还原中的应用。

8.利用权利要求6所述的具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂进行电催化氮气还原产氨的方法，其特征在于：所述方法为：利用MnO₂超长纳米线催化剂作为工作电极，与对电极、参比电极组成三电极体系，然后利用循环伏安法对电极进行活化，然后向电解液中通入氮气，当氮气饱和后进行第二次活化，然后在室温下进行电催化。

9.如权利要求8所述的具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂进行电催化氮气还原产氨的方法，其特征在于：电催化的电位为-0.9V～-0.4V。

10.如权利要求8所述的具有氧空位的二氧化锰超长纳米线催化剂进行电催化氮气还原产氨的方法，其特征在于：电催化的时间为7000-7500s；或，循环伏安活化的电压为0~−1.0V，扫描速度为45-55mV/s，采样间隔为0.001V，静置时间为1.5-2.5s，扫面段数为450-550；或，在通入氮气前，通入惰性气体，排除电解液中溶解的氮气。