[发明专利]一种负载型钙锰氧化物复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种负载型钙锰氧化物复合材料，其特征在于：结构为在Mn₃O₄纳米棒上弥散分布钙锰氧化物颗粒，所述的钙锰氧化物为CaMn₇O₁₂，所述Mn₃O₄纳米棒的直径为125-250nm，棒长为500-2000nm，所述钙锰氧化物颗粒的粒径为50-125nm；按照下述步骤制备：

步骤1，将37wt％的浓盐酸缓慢加入去离子水中，然后加入0.45克的高锰酸钾，其中浓盐酸和去离子水的体积比为1:40，超声搅拌半小时后置于水热反应釜中，在130-150℃条件下反应10-12h，冷却至室温后将反应产物依次用去离子水及乙醇洗涤3-5遍，置于真空干燥箱中，在室温条件下干燥4-8h，得到棕黑色反应产物MnO₂纳米管；

步骤2，将步骤1得到的MnO₂纳米管溶于乙醇溶液中，加入硝酸钙，经超声处理使MnO₂纳米管与硝酸钙均匀分布于乙醇溶液中，通过旋转蒸发仪蒸干溶剂，得到MnO₂与硝酸钙的混合产物，其中锰与钙的摩尔比为(5-20)：1；

步骤3，将步骤2中得到的样品置于管式炉中，在空气氛围中自室温20-25℃以1-3℃/min的升温速率升至800-900℃，恒温3-5h后随炉自然冷却至室温20-25℃，吸附在Mn₃O₄棒表面的钙离子会与Mn₃O₄中的锰原子经过固相反应原位转化为钙锰氧化物CaMn₇O₁₂颗粒，得到负载型钙锰氧化物复合材料，记为Mn₃O₄@CaMn₇O₁₂。

2.根据权利要求1所述的一种负载型钙锰氧化物复合材料，其特征在于：所述Mn₃O₄纳米棒的直径为150-200nm，棒长为1000-1500nm，钙锰氧化物颗粒的粒径为80-100nm。

3.根据权利要求1或2所述的一种负载型钙锰氧化物复合材料，其特征在于：所述步骤1中置于水热反应釜中的反应温度为135-145℃，反应时间为11-12h。

4.根据权利要求1所述的一种负载型钙锰氧化物复合材料，其特征在于：所述步骤2中，硝酸钙的加入量为10-60mg。

5.根据权利要求1所述的一种负载型钙锰氧化物复合材料，其特征在于：所述步骤3中的升温速率为1.5-2.5℃/min，恒温温度为800-850℃，恒温时间为3.5-4.5h。

6.一种负载型钙锰氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：按照下述步骤进行：

步骤1，将37wt％的浓盐酸缓慢加入去离子水中，然后加入0.45克的高锰酸钾，其中浓盐酸和去离子水的体积比为1:40，超声搅拌半小时后置于水热反应釜中，在130-150℃条件下反应10-12h，冷却至室温后将反应产物依次用去离子水及乙醇洗涤3-5遍，置于真空干燥箱中，在室温条件下干燥4-8h，得到棕黑色反应产物MnO₂纳米管；

步骤2，将步骤1得到的MnO₂纳米管溶于乙醇溶液中，加入硝酸钙，经超声处理使MnO₂纳米管与硝酸钙均匀分布于乙醇溶液中，通过旋转蒸发仪蒸干溶剂，得到MnO₂与硝酸钙的混合产物，其中锰与钙的摩尔比为(5-20)：1；

步骤3，将步骤2中得到的样品置于管式炉中，在空气氛围中以1-3℃/min的升温速率升至800-900℃，恒温3-5h，得到负载型钙锰氧化物复合材料，为表面吸附钙锰氧化物颗粒的Mn₃O₄棒，记为Mn₃O₄@CaMn₇O₁₂。