[发明专利]一种以丝状噬菌体模板合成二氧化锰纳米线的方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料、催化及分析化学领域，具体包括一种基于丝状噬菌体为生物模板合成二氧化锰纳米线的制备方法及其在催化、电容器、显色分析、电化学传感方面的应用。

背景技术

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1−100 nm）的材料。纳米线是指一种在横向上被限制在100纳米以下（纵向没有限制）的一维结构纳米材料。

近年来，二氧化锰作为一种具有重要工业用途的金属氧化物，已经引起了各领域的广泛关注。科研人员利用多种方法合成了不同形貌的纳米级二氧化锰，凭借其独特的结构和性能，将其广泛应用在了电池、磁性材料、催化剂等领域。Boppana等人在《Nanostructured MnO₂: an efficient and robust water oxidation catalyst》一文中利用水热法合成了MnO₂纳米线和纳米管，并将其作为催化剂（Chemical Communications 2011，47，8973-8975）。Hsu等人在《Reversible phase transformation of MnO₂ nanosheets in an electrochemical capacitor investigated by in situRaman spectroscopy》一文中利用电化学沉积法合成了MnO₂纳米片，并将其用于电容器（Chemical Communications 2011，47，1252-1254）。Dongale等人在《Development of nano fiber MnO₂ thin film electrode and cyclic voltammetry behavior modeling using artificial neural network for supercapacitor application》一文中利用极化技术合成了MnO₂纳米线，并将其用作超级电容器（Materials Science in Semiconductor Processing 2015，36，43-48）。Pan等人在《Green and large-scale one-pot synthesis of small-sized graphene-bridged manganese dioxide nanowire network as new electrode material for electrochemical sensing》中利用水热法合成了MnO₂纳米线，并将其用于电化学传感器（Journal of Sol-Gel Science and Technology2015，76，341-348）。但是，这些二氧化锰纳米材料的合成往往需要高温高压、复杂的过程或设备，且材料的尺寸和形貌难于控制、容易团聚分散性不好。因此，如何在温和条件下利用简单的方法和设备合成得到形貌均一、稳定的纳米MnO₂材料是一项富有意义的工作。