【正文】 固定組成的氧化物包括MnO、Mn2OMnO（OH）和MnO2，而且這些錳的氧化物存在多種同質(zhì)異相體，如MnO2存在α、β、γ、δ多種晶型。本文采用水熱法合成了不同形貌的二氧化錳,并考察了對(duì)H2O2氧化降解酸性品紅模擬廢水的催化性能，此外，我們還制備了氧化鋅納米結(jié)構(gòu)，考察了其對(duì)甲基橙光催化反應(yīng)的影響。另外這種方法不需要外加能量場(chǎng)，如光、電場(chǎng)、超聲場(chǎng)、微波等，也不需苛刻的條件如高溫高壓等。多相催化氧化法是借助催化劑的作用，加快氧化劑如H2O2的分解，與有機(jī)物迅速反應(yīng)，在較短的時(shí)間內(nèi)降解有機(jī)污染物，類似Fenton試劑法。另外，一維納米材料在構(gòu)造納米器件方面發(fā)揮著重要作用，既可以作為導(dǎo)線，也可以作為基本的功能結(jié)構(gòu)單元。首先，一維納米材料被認(rèn)為是能夠有效傳輸載流子的最低維度結(jié)構(gòu)，是未來(lái)納米電子領(lǐng)域內(nèi)傳輸信息最理想的工具。納米氧化鋅在光學(xué)器件中的應(yīng)用將隨著納米氧化鋅光學(xué)性能的深入研究會(huì)取得比較大的突破。 在電子工業(yè)中，氧化鋅既是壓敏電阻的主原料，也是磁性、光學(xué)等材料的主要添加劑。 在醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)中，氧化鋅具有拔毒、止血、生肌收斂的功能，也用于橡皮膏原料，而且對(duì)于促進(jìn)兒童智力發(fā)育具有幫助；納米氧化鋅用于食品衛(wèi)生行業(yè)的需求在逐步擴(kuò)大，但是產(chǎn)品要求也比較嚴(yán)格，尤其是有害的重金屬元素含量。 在化學(xué)工業(yè)中，氧化鋅被廣泛用作催化劑、脫硫劑，如合成甲醇時(shí)作催化劑，合成氨時(shí)作脫硫劑；納米氧化鋅的表面高活性可以提高催化劑的選擇性能和催化效率，具有廣泛的潛在應(yīng)用市場(chǎng)。 氧化鋅是橡膠和輪胎工業(yè)必不可少的添加劑，也用作天然橡膠、合成橡膠及膠乳的硫化活性劑和補(bǔ)強(qiáng)劑以及著色劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： (1)以乙酸鋅為原料，丙烯酰胺為單體，N,N’亞甲基雙丙烯酰胺為網(wǎng)絡(luò)劑，采用高分子凝膠法制得納米ZnO粉體，且單體與網(wǎng)絡(luò)劑的重量比為5：1時(shí)為最佳，最佳燒結(jié)溫度是550℃。本文采用高分子凝膠法和固相合成法分別制備了納米ZnO、ZnO／Ag、ZnO／La2O_ZnO／CeO_2。半導(dǎo)體復(fù)合或摻雜等能提高其光催化效率，因而引起廣泛關(guān)注。作為一種重要的光催化劑，是極少數(shù)幾個(gè)可以實(shí)現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)的氧化物半導(dǎo)體材料，近年來(lái)得到了人們廣泛的研究。綜述了在微波輻射條件下納米晶粒合成的研究進(jìn)展。使用噴霧干燥法制備摻雜N的ZnO，發(fā)現(xiàn)其光催化活性有所提高。用納米ZnO光催化降解多種染料，發(fā)現(xiàn)納米ZnO比銳鈦礦型的納米TiO2 活性更高，對(duì)比了使用沉淀法、水熱法和噴霧干燥法制備的ZnO,發(fā)現(xiàn)顆粒越小其光催化活性越高。該工作首次集成非金屬摻雜與富含(001)活性面于一體，極大地改進(jìn)了TiO2的可見(jiàn)光催化活性。 圖11 均相氮摻雜誘導(dǎo)的帶對(duì)帶可見(jiàn)光光子激發(fā) 富含高活性(001)晶面的銳鈦礦氧化鈦 研究組合作制備具有高比例(001)晶面的銳鈦礦氧化鈦單晶。在摻雜劑原子的分布研究中，發(fā)現(xiàn)在纖鐵礦結(jié)構(gòu)的層狀鈦酸鹽中實(shí)現(xiàn)均相氮摻雜可獲得具有帶對(duì)帶可見(jiàn)光光子激發(fā)特性，使其吸收閾值從356nm紅移至472nm(圖11，Chemistry of Materials 2009, 21, 12661274.)。在摻雜劑組態(tài)方面的研究中，發(fā)現(xiàn)在TiO2表面無(wú)論控制不同異質(zhì)原子成鍵（BN鍵）還是控制異質(zhì)原子的不同鍵合組態(tài)（IOIamp。 分布控制的光催化材料。我們的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是用ZnO來(lái)對(duì)甲基橙晶型光催化實(shí)驗(yàn)，甲基橙分子式為C14H14N3SO3Na, 是一種較難降解的偶氮類有色化合物, 在酸性和堿性條件下的醌式和偶氮結(jié)構(gòu)是染料化合物的主體結(jié)構(gòu), 因此, 以其作為染料模型化合物具有一定代表性。ZnO作為重要的半導(dǎo)體光催化劑有較高的催化活性, 其應(yīng)用研究目前引起人們的重視[18], 并可能成為T(mén)iO2 的替代物, 因?yàn)檫@兩種物質(zhì)具有相同的光催化降解機(jī)理。光催化氧化法是近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)氧化技術(shù), 它是將特定光源(如紫外光)與催化劑 (TiOZnO或CdS等)聯(lián)合作用對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行降解處理的過(guò)程。光催化研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一是發(fā)展能夠在太陽(yáng)光下高效工作的穩(wěn)定、低成本半導(dǎo)體光催化材料。它不僅可以直接分解水、環(huán)境中的有毒有害物質(zhì)，還可以直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能與化學(xué)能(如氫能)等清潔能源。Liu J[16]等科學(xué)家發(fā)現(xiàn)用納米帶型的鋇鎂錳化合物代替常規(guī)鋇鎂錳礦將苯甲基醇轉(zhuǎn)換為苯甲醛，催化性能有了很大的提高。多孔錳氧化物最重要的應(yīng)用之一就是氧化催化。大半徑的孔道結(jié)構(gòu)內(nèi)充填有水分子和可交換的金屬離子，具有類似的沸石礦物的分子篩效應(yīng)。不同之處是：前者的孔壁由微晶Mn2O3,和Mn3O4構(gòu)成，后者的孔壁由非晶質(zhì)SiO2構(gòu)成。介孔結(jié)構(gòu)：如圖14。（3） 三維孔道結(jié)構(gòu)：由連接尖晶石結(jié)構(gòu)中高氧原子最緊密堆積形成的四面體和空的八面體位形成[15]，孔道類型可表示為3D（13），如圖13。錳氧化物因具有相似的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元，不同結(jié)構(gòu)單元間容易發(fā)生交生（圖12），形成不規(guī)則的組合式一維孔道[13]，如γMnO結(jié)構(gòu)中有（11）和（22）兩種類型孔道；Ba6Mn24O48的結(jié)構(gòu)[14]是由（22）和（11）兩種孔道共棱連接而成。（2） 一維孔道結(jié)構(gòu):鏈或帶狀鏈共頂連接形成架狀骨架，結(jié)構(gòu)中發(fā)育有平行鏈延伸方向的不同孔徑的一維孔道。有的層狀錳氧化物層間不含Mn+或H2O。金屬離子Mn+單獨(dú)或和H2O分子占據(jù)層間位置。依據(jù)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元[MnO6]鏈的不同連接方式，微孔錳氧化物的材料結(jié)構(gòu)可劃分為如下3種[12]。由于結(jié)構(gòu)中錳價(jià)態(tài)的可變性[Mn（II）和Mn（IV）容易互相轉(zhuǎn)化]以及存在各種結(jié)構(gòu)缺陷，使得錳氧化物材料結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)大的可變性。與多孔鋁硅酸鹽材料相比，多孔錳氧化物材料由于制備方法多樣，化學(xué)組成及晶體結(jié)構(gòu)獨(dú)特，使其具有優(yōu)異的陽(yáng)離子交換性、分子吸附性、氧化還原性、電化學(xué)性和磁性，因此，在高級(jí)分離和化學(xué)傳感技術(shù)、離子導(dǎo)體、多相催化、有毒廢水處理、放射性廢物處置、吸附劑、高級(jí)可充電池的陽(yáng)極材料，以及作為合成有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合材料前驅(qū)體等領(lǐng)域有著重要或潛在的應(yīng)用價(jià)值。與多孔鋁硅酸鹽材料相比，多孔錳氧化物材料由于制備方法多樣，化學(xué)組成及晶體結(jié)構(gòu)獨(dú)特，使其具有優(yōu)異的陽(yáng)離子交換性、分子吸附性、氧化還原性、電化學(xué)性和磁性，因此，在高級(jí)分離和化學(xué)傳感技術(shù)、離子導(dǎo)體、多想催化、有毒廢水處理、放射性廢物處置、吸附劑、高級(jí)可充電池的陽(yáng)極材料，以及作為合成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料前驅(qū)體等領(lǐng)域有著重要或潛在的應(yīng)用價(jià)值。 微乳液法該法利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成均勻的乳液，劑量小的溶劑被包裹在劑量大的溶劑中，形成許多微泡，微泡表面由表面活性劑組成，微泡中的成核、生長(zhǎng)、凝結(jié)、團(tuán)聚等過(guò)程局限在一個(gè)微小的球型液滴內(nèi)，從而形成球型顆粒，避免了球型間的進(jìn)一步團(tuán)聚，微乳液法具有制備的粒子粒徑小、單分散性好、實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單。 溶膠一凝膠法該法利用金屬醇鹽的水解或聚合反應(yīng)制備氧化物或金屬非氧化物的均勻溶膠，再濃縮成透明凝膠，使各組分分布達(dá)到分子水平，凝膠經(jīng)干燥、熱處理即可得到納米粒子。 溶劑熱合成法該法是于高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成氧化物，再經(jīng)分離或熱處理得到納米粒子。水解法包括無(wú)機(jī)水解法、金屬醇鹽水解法、噴霧水解法等，其中以金屬醇鹽水解法最為常用，其最大特點(diǎn)是從物質(zhì)的溶液中直接分離所需要的粒徑細(xì)、粒度分布窄的超微粉末。 沉淀法沉淀法是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使原料的有效成分沉淀，然后經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥、加熱分解而得到納米粒子，沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法、均勻沉淀法、配位沉淀法等，其共同的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單方便。 納米催化劑的制備方法目前制備納米微粒的方法很多，無(wú)論采用哪一種方法，制備的納米粒子必須達(dá)到如下要求：表面光潔；粒子形狀、粒徑及粒度分布可控；粒子不易團(tuán)聚；易于收集；產(chǎn)率高。而超聲技術(shù)在從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用中還存在超聲反應(yīng)器的材料、設(shè)計(jì)、功耗、處理效果、經(jīng)濟(jì)成本等關(guān)鍵性問(wèn)題。染料廢水在各種待處理廢水中占有相當(dāng)大的比例，深度處理染料廢水的高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs) ，如多相催化氧化法、光催化法、超聲技術(shù)等近年來(lái)得到廣泛的研究。另外，一維納米材料在構(gòu)造納米器件方面發(fā)揮著重要作用，既可以作為導(dǎo)線，也可以作為基本的功能結(jié)構(gòu)單元。首先，一維納米材料被認(rèn)為是能夠有效傳輸載流子的最低維度結(jié)構(gòu)，是未來(lái)納米電子領(lǐng)域內(nèi)傳輸信息最理想的工具。特別是在畫(huà)報(bào)領(lǐng)域和有機(jī)合成方面，納米催化劑的催化性能明顯優(yōu)于響應(yīng)的體香材料，成為納米材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 納米催化劑的應(yīng)用近年來(lái)，隨著納米材料合成與應(yīng)用基礎(chǔ)研究的深入，納米催化劑的研究受到廣泛的關(guān)注。 （4） 表面反應(yīng)金屬納米催化劑在一定條件下可以催化斷裂HH、CH、CC、CO[9].不同粒徑的同一種哪里微?？纱呋煌姆磻?yīng)，Harriott P[10]證明用銀微粒催化氧化C2H4,當(dāng)粒徑小于2nm時(shí)產(chǎn)物為CO2和H2O，大于20nm時(shí)主要是C2H4O。同時(shí)，這些超細(xì)粒子表面的院子或離子配位不飽和度增大，特別是一些處于“邊”、“角”位置的離子，配位不飽和度更大，活性更高。而對(duì)于其他主族元素氧化物則表現(xiàn)一定的酸性，如Al2O3,、P2O5等。（3） 酸堿性一般地，絕緣體氧化物是典型的酸堿催化劑。Schmid G[7]觀察到Rh55原子簇在（001）、（100）、（311）面有特殊的表面活性，而（111）的活性卻大大降低。研究表明，氫在某些過(guò)渡金屬納米微粒上呈解離吸附，這對(duì)一些有機(jī)化合物的還原很有好處。（2） 吸附特性納米材料具有很大的比表面積，由表面效應(yīng)所產(chǎn)生的吸附作用是納米粒子吸附最明顯的特征之一。例如，某納米粒子粒徑為5nm時(shí)， 比表面積為180/g，表面原子所占比例為50％，粒徑為2nm時(shí)，比表面積為450/g，表面原子所占比例為80％，由于表面原子數(shù)增多，比表面積大，原子配位數(shù)不足，存在不飽和鍵，導(dǎo)致納米顆粒表面存在許多缺陷，使其具有很高的活性，容易吸附其它原子而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。不同的表面位置對(duì)外來(lái)吸附質(zhì)的作用不同，從而產(chǎn)生不同的吸附態(tài)，導(dǎo)致不同的催化反應(yīng)機(jī)理。（1） 表面特性納米催化劑的表面特性，出來(lái)高比表面積和高表面原子占有率外，其特殊的表面位置對(duì)決定特定的催化反應(yīng)也起著重要作用。在催化領(lǐng)域，人們一直在尋找新的搞笑催化劑，納米微粒以其獨(dú)特的性質(zhì)受到了廣泛的關(guān)注。另外，隨著粒經(jīng)的減小，表面光滑程度較差，形成了凹凸不平的原子臺(tái)階，這樣就增加了化學(xué)反應(yīng)的接觸面。納米顆粒沿一維方向的排布則形成納米絲；沿二維方向排布則形成納米膜；沿三維方向排布則形成納米塊體。 納米催化劑簡(jiǎn)介納米材料包括納米顆粒、納米薄膜、納米晶體、納米非晶體、納米纖維、納米塊體等。這種由形貌決定的催化作用突出了納米粒子作為催化劑的優(yōu)勢(shì)。1996年，報(bào)道合成了不痛形貌的過(guò)渡金屬納米粒子，探索了它們?cè)诓煌呋磻?yīng)中的潛在應(yīng)用[1]。這方面的研究工作集中在液相中的均相催化技術(shù)和負(fù)載于基地上納米粒子的非均相催化技術(shù)。納米催化技術(shù)是非常重要的納米技術(shù)的分支。隨著顯微技術(shù)發(fā)展到掃描隧道顯微鏡和原子顯微鏡，使觀察、制備、表征納米材料成為可能，又由于處于納米過(guò)度狀態(tài)的物質(zhì)與處于宏觀狀態(tài)的物質(zhì)，在電子性質(zhì)、表面性質(zhì)等方面異差非常大，一門(mén)新的學(xué)科一納米科學(xué)技術(shù)隨即問(wèn)世。In addition, onedimensional nanomaterials play an important role in structural