[发明专利]一种氢离子填充孔道的α型二氧化锰及其制备方法

说明书

本发明属于无机纳米材料合成领域，公开了一种氢离子填充孔道的α型二氧化锰及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：将锰盐完全溶解于纯水中，随后加入高锰酸盐溶液，超声震荡后室温静置、抽滤、洗涤、干燥，得到无定形氧化锰；将所得无定形氧化锰加入分散至水溶液中，再加入浓硫酸，超声震荡分散均匀后静置反应，随后抽滤、洗涤、干燥，得到氢离子填充孔道的α型二氧化锰。本发明提供的制备方法简单，控制方便，可以进行工业放大生产，制备的氢离子填充孔道的α‑MnO₂可以有效避免其它碱性阳离子的干扰，对α‑MnO₂应用领域的拓展意义重大。

技术领域

本发明属于无机纳米材料合成领域，具体涉及一种氢离子填充孔道的α型二氧化锰(α-MnO₂)及其制备方法。

背景技术

在众多常见的锰氧化物中，二氧化锰(MnO₂)是结构最复杂、晶型最多的一种。MnO₂是以锰氧八面体[MnO₆]为结构单元，其中一个Mn位于八面体中心位置，6个O位于八面体顶角，八面体之间通过共棱方式形成八面体链，八面体链又通过棱边/顶点相结合的方式组成不同晶体结构。按照锰氧八面体连接方式的不同，可以形成不同晶型的二氧化锰，如α-MnO₂，β-MnO₂,γ-MnO₂,δ-MnO₂等。其中，α-MnO₂在环境催化(如VOCs催化燃烧、DeNOx)、电化学(如ORR、OER)等领域普遍表现出比其它晶型二氧化锰更好的活性。

α-MnO₂具有2×2孔道结构，孔道大小为0.46nm，孔道中需要有阳离子(K⁺、Na⁺、NH₄⁺、Ba²⁺等)来维持孔道结构。α-MnO₂的制备方法会影响其孔道阳离子种类及分布等，进而影响材料在不同应用领域的活性。常见的制备方法，如低温液相法、水热法、溶胶凝胶法、回流法等制备的α-MnO₂一般都有K⁺、Na⁺、NH₄⁺等碱性阳离子填充孔道。这些阳离子可能会掩盖材料的酸性位点，使得α-MnO₂在以酸性位为反应活性位的应用受到限制。而现有的关于氢离子填充孔道的α-MnO₂的报道都是基于将NH₄⁺填充孔道的α-MnO₂进行煅烧得到，但是现有的实验也无法证明NH₄⁺离子被完全去除。因此，为避免其它碱性阳离子的干扰，研究一种的氢离子填充孔道的α-MnO₂的制备方法具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种氢离子填充孔道的α型二氧化锰(α-MnO₂)的制备方法。先通过低温液相法制备无定形氧化锰前驱体，然后在强酸条件下进一步转化为氢离子填充孔道的α-MnO₂，制备方法简单，控制方便。

本发明的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的氢离子填充孔道的α型二氧化锰(α-MnO₂)。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种氢离子填充孔道的α型二氧化锰的制备方法，包括如下步骤：

S1.制备无定形氧化锰：将锰盐完全溶解于纯水中，随后加入高锰酸盐溶液，超声震荡后室温静置、抽滤、洗涤、干燥，得到无定形氧化锰；

S2.制备氢离子填充孔道的α-MnO₂：将步骤S1所得无定形氧化锰加入分散至水溶液中，再加入浓硫酸，超声震荡分散均匀后静置反应，随后抽滤、洗涤、干燥，得到氢离子填充孔道的α型二氧化锰。