一种四氧化三锰纳米管及其制备方法

纳米管。
11.进一步的，步骤(1)中的mg(oh)2纳米管采用以下步骤制备而成：将镁源加入到碱源溶液中充分搅拌，置于均相反应器100～300℃水热12～60h，转速为5～200rpm，产物离心干燥得mg(oh)2纳米管模板。
12.进一步的，镁源为氧化镁、碳酸镁、碱式碳酸镁、醋酸镁、硫酸镁、硝酸镁或氯化镁中的一种或两种以上的混合物。
13.进一步的，碱源为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或两种以上的混合物，浓度为0.1～10.0mol/l。
14.进一步的，步骤(1)中的锰盐为mn(ac)2、mn(no3)2、mnso4或mncl2。
15.进一步的，步骤(1)中的锰盐和mg(oh)2纳米管中，mn:mg的摩尔比为1～3:1。
16.进一步的，步骤(2)中的碱溶液是氢氧化钠或氢氧化钾溶液，或者是两者的混合物。
17.进一步的，步骤(2)中的碱溶液的浓度为0.1～0.5mol/l。
18.本发明采用离子交换法成功制备四氧化三锰纳米管。本方法从镁源出发，通过简单的水热、离子交换即可制备mn3o4纳米管，具备大规模应用的潜力。其中mg(oh)2纳米管作为模板具有可调的管内径和管壁厚度，离子交换法保留了模板的管状形貌，并且温和、简单，易于工业化放大。
附图说明
19.图1是实施例1-4制备的四种mn3o4纳米管的典型x射线衍射(xrd)谱图。
20.图2是实施例1中mn3o4纳米管典型tem透射电镜照片。
21.图3是实施例2中mn3o4纳米管典型tem透射电镜照片。
22.图4是实施例3中mn3o4纳米管典型tem透射电镜照片。
23.图5是实施例4中mn3o4纳米管典型tem透射电镜照片。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
25.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.实施例1
27.mn3o4纳米管的制备方法如下：
28.a.取3.0g碳酸镁，加入到氢氧化钠和氢氧化钾混合碱水溶液中，浓度分别为0.1mol/l和1.5mol/l。置于均相反应器300℃、5rpm下水热12h。离心洗涤干燥可得氢氧化镁
纳米管模板。
29.b.以mn(ac)2为mn盐，以mn:mg＝3:1的摩尔比进行离子交换。取5.04gmn(ac)2溶于去离子水中，之后加入0.4g mg(oh)2模板，室温搅拌1h，过滤干燥，得阳离子交换的纳米管。
30.c.将b步骤制备的纳米管置于0.1mol/l的naoh溶液中，室温搅拌1h，过滤干燥，得氧化物纳米管。
31.图1为本实施例获得纳米管产物的典型xrd图谱，图像中没有mg(oh)2的峰，全部衍射峰归属于mn3o4；图2为获得纳米管产物的典型tem透射电镜照片，显示出明显的纳米管形貌，综合二者分析结果，可以确定获得了mn3o4纳米管。本实施例制得的mn3o4纳米管比例约为92％，管内径为5-9nm，外径为20-40nm，管长从200nm到3μm之间。
32.实施例2
33.a.取1.5g氧化镁和0.4g硫酸镁，加入到浓度为5.8mol/l的氨水溶液中，置于均相反应器240℃、100rpm下水热60h。离心洗涤干燥可得氢氧化镁纳米管模板。
34.b.以mncl2为mn盐，以mn:mg＝1:1的摩尔比进行离子交换。取1.36g mncl2溶于去离子水中，之后加入0.4g mg(oh)2模板，室温搅拌60h，过滤干燥，得阳离子交换的纳米管。
35.c.将b步骤制备的纳米管置于0.5mol/l的naoh溶液中，室温搅拌10h，过滤干燥，得氧化物纳米管。
36.图1为本实施例获得纳米管产物的典型xrd图谱，图像中没有mg(oh)2的峰，全部衍射峰归属于mn3o4；图3为获得纳米管产物的典型tem透射电镜照片，显示出明显的纳米管形貌，综合二者分析结果，可以确定获得了mn3o4纳米管。本实施例制得的mn3o4纳米管比例约为94％，管内径为5-10nm，外径为30-50nm，管长从200nm到5μm之间。
37.实施例3
38.a.取6g氯化镁，加入到为氢氧化钾水溶液中，浓度为0.6mol/l。置于均相反应器100℃、200rpm下水热60h。离心洗涤干燥可得氢氧化镁纳米管模板。
39.b.以mnso4为mn盐，以mn:mg＝3:1的摩尔比进行离子交换。准确称量3.48g mnso4溶于去离子水中，之后加入0.4g mg(oh)2模板，室温搅拌12h，过滤干燥，得阳离子交换的纳米管。
40.c.将b步骤制备的纳米管置于0.3mol/l的koh溶液中，室温搅拌2h，过滤干燥，得氧化物纳米管。
41.图1为本实施例获得纳米管产物的典型xrd图谱，图像中没有mg(oh)2的峰，全部衍射峰归属于mn3o4；图4为获得纳米管产物的典型tem透射电镜照片，显示出明显的纳米管形貌，综合二者分析结果，可以确定获得了mn3o4纳米管。本实施例制得的mn3o4纳米管比例约为97％，管内径为4-8nm，外径为25-55nm，管长从200nm到4μm之间。
42.实施例4
43.a.取2g醋酸镁，加入到浓度为10.0mol/l的氢氧化钾水溶液中，置于均相反应器200℃、120rpm下水热12h。离心洗涤干燥可得氢氧化镁纳米管模板。
44.b.以mn(no3)2为mn盐，以mn:mg＝1:1的摩尔比进行离子交换。准确称量1.60gmn(no3)2溶于去离子水中，之后加入0.4g mg(oh)2模板，室温搅拌24h，过滤干燥，得阳离子交换的纳米管。
45.c.将b步骤制备的纳米管置于0.1mol/l的naoh和0.3mol/l的koh混合溶液中，室温
搅拌8h，过滤干燥，得氧化物纳米管。
46.图1为本实施例获得纳米管产物的典型xrd图谱，图像中没有mg(oh)2的峰，全部衍射峰归属于mn3o4；图5为获得纳米管产物的典型tem透射电镜照片，显示出明显的纳米管形貌，综合二者分析结果，可以确定获得了mn3o4纳米管。本实施例制得的mn3o4纳米管比例约为95％，管内径为4-9nm，外径为20-60nm，管长从200nm到5μm之间。
47.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。