[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

摘要

本发明公开了一种负载型钙锰氧化物复合材料及其制备方法和应用，将合成的MnO2管与不同比例的硝酸钙通过旋转蒸发仪物理混合后再进行高温煅烧，当钙离子含量较少时，MnO2管煅烧后被还原成Mn3O4棒，同时吸附在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颗粒尺寸较小的钙锰氧化物CaMn7O12，这种四氧化三锰纳米棒上负载钙锰氧化物颗粒的材料记为Mn3O4@CaMn7O12。由于其价态多变、比表面积大、异质结构加速电子传输而显示出优异的氧气还原性能。

主权项

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与乙醇溶液中，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。