[发明专利]一种基于牛血清蛋白为模板制备二氧化锰纳米粒子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化锰纳米粒子的制备方法，属于二氧化锰的合成和纳米材料技术领域，具体是一种基于牛血清蛋白为生物模板控制合成二氧化锰纳米粒子的方法。

背景技术

随着纳米科技的日益发展，纳米颗粒所具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观遂道效应等引起了人们广泛的关注。这些特殊的性质使纳米材料在光学、电学、磁学、催化等方面拥有广阔的应用前景。近年来，二氧化锰作为一种具有重要工业用途的氧化物已经引起了各领域的广泛关注。因此，纳米二氧化锰凭其独特的结构、优异的性能和低廉的成本在二次电池、隐身、磁性材料、催化剂、吸附剂、离子交换、湿敏和气敏元件、通讯、高频电路，甚至在油漆或涂料的色料等方面都有广泛的应用 (V. Bharat, R. Boppana and F. Jiao, Chem. Commun., 2011, 47, 8973-8975; F. Y. Cheng, J. Chen, X. L. Gou and P. W. Shen, Adv. Mater., 2005, 17, 2753-2756.)。

经研究发现，纳米二氧化锰材料的颗粒大小、形貌及晶型对其性能影响很大。因此，研究二氧化锰纳米材料的制备方法具有很重要的意义。目前，已有文献报道合成了各种纳米棒、纳米线、纳米带、纳米管以及三维纳米结构的二氧化锰材料 (X. Wang and Y. Li, Chem. Commun., 2002, 7, 764-765; R. Ma, Y. Bando, L. Zhang and T. Sasaki, Adv. Mater., 2004, 16, 918-922; Z. Liu, R. Ma, Y. Ebina, K. Takada and T. Sasaki, Chem. Mater., 2007, 19, 6504-6512; D. Zheng, S. Sun, W. Fan, H. Yu, C. Fan, G. Cao, Z. Yin and X. Song, J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 16439-16443.)。总体来说，合成二氧化锰纳米材料的方法主要包括：溶胶-凝胶模板法 (B. B. Lakshmi, C. J. Patrissi and C. R. Martin, Chem. Mater., 1997, 9, 2544-2550.)、热分解法 (D. Zitoun, N. Pinna, N. Frolet and C. Belin, J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 15034-15035.)、回流法 (J. C. Villegas, L. J. Garces, S. Gomez, J. P. Duand and S. L. Suib, Chem. Mater., 2005, 17, 1910-1918.)、固相法 (Y. S. Ding, X. F. Shen, S. Sithambaram, S. Gomez, R. Kumar, V. M. Crisostomo and S. L. Suib, Chem. Mater., 2005, 17, 5382-5389.)、电化学沉积法 (M. S. Wu, J. T. Lee, Y. Y. Wang and C. C. Wan, J. Phys. Chem. B, 2004, 108, 16331-16333.) 和水热法 (X. Wang and Y. Li, Chem. Eur. J., 2003, 9, 300-306.) 等。纵观合成二氧化锰纳米材料的各种方法，大多数通常需要高温高压的条件，操作复杂，且一般需要使用的试剂较多，造成了浪费。由于反应速度的不易控制，所得产物往往超出纳米范围，容易发生粒子的团聚导致分散性不好。而在纳米材料的应用中，尤其是催化领域，均一的小尺寸和高分散性是至关重要的。遗憾的是，目前，对于合成小于5 nm的粒径且分散性非常好的二氧化锰纳米粒子的制备方法未见报道。因此，如何在常温常压下利用简易的操作得到小粒径的二氧化锰纳米材料是一项很有意义且极富挑战性的研究工作。