锰氧化物复杂纳米结构的有序组装及其结构-性能关联性研究

利用"软模板"构筑的微限域空间及表面/界面进行锰氧化物复杂微/纳米结构的有序组装研究主要包括：（1）锰氧化物微/纳米结构材料的"软模板"方法合成、组装及表面修饰；（2）制备核-壳结构的锰氧化物纳米粒子及其组装体；（3）限域空间内及界面/表面处锰氧化物纳米晶生长、组装动力学；（4）复杂组装及表面修饰对纳米粒子磁学、电化学及催化特性的影响规律。.本项目试图探索操作简单、环境友好的锰氧化物复杂微/纳米有序结构湿化学合成及组装途径。通过研究表面活性高分子对纳米晶生长和组装的引导机制，以及某些有机分子（聚苯胺、聚吡咯等）修饰对无机材料的功能拓展机制，在粒子组装和表面修饰的基础上开发新结构和发现新性能，为以功能为导向的其它新型复杂结构纳米材料的合成和组装提供新思路。

锰氧化物纳米组装体不仅具有多种纳米结构单元的集合性质，而且通过调节结构单元的组分、尺寸、形状及组织方式，还能对其组装体的电、磁、催化性质进行更精确的调控。这种湿化学组装、调控方法对锰氧化物材料性能的开发及新型功能器件构筑等方面具有重要意义。本论文在锰氧化物纳米结构的设计、液相合成、组装、形成机制以及锰氧化物新型纳米结构的结构-性能关联性等方面进行了有益的探索。..1、发展了氧化锰多级结构液相制备技术，实现了对氧化锰晶体结构、取向生长的选择性控制，制备了形貌均一、结构复杂、高度取向的二氧化锰中空杠铃结构，提出了二氧化锰复杂纳米结构形成的软模板导向组装机制。..2、通过简单的低温反应，在无表面活性参加反应的条件下，利用水、乙醇作为反应介质，得到了形貌高度均一的、长径比可调的氧化锰纳米线及其阵列。..3、以PVP作为软模板，首次用温和的溶液法合成了高度结晶的四氧化三锰纳米盘等复杂结构。这些结构的实现和四氧化三锰的四方晶体特性有关，重结晶过程中的晶面共享导致了纳米环样品的局域单晶结构。..4、采用改进的微乳液法，成功制备出形态完美、尺寸均一的锰氧化物纳米环等，并对其磁学性质做了初步的实验和理论探讨。..5、采用不同的反应体系，通过控制晶体某些特定晶面的生长，利用晶体表面可控生长理论，控制不同晶面的生长速度，得到纳米环、纳米盘、中空嵌套多级球、纳米棒、纳米花、纳米管等预期结构的完整纳米单晶体。同时，利用表面活性剂的软模板特性，初步实现了锰氧化物晶体的有序多级组装。..6、提出了软模板诱导环境下多步反应协同作用生长机制，并利用这种调节机制在水溶剂中生成了空心球链、阵列等其他过渡金属超结构，提出了一个PVP协助的空心球模板纳米粒子组装机理，并初步探讨了过渡金属氧化物替代贵金属催化剂的可行性。.. 通过这些新颖锰氧化物纳米结构的合成，发展了一条简单有效的制备锰氧化物及其他过渡金属化合物纳米组装结构的途径，从而为新的合成方法学的建立进行了有益的探索。