锰氧化物纳米材料因其特殊的物理化学性质而被广泛用于电池、催化、分子吸附、离子交换和磁学等领域,因此,锰氧化物纳米材料的合成和应用一直是科学研究领域比较热门的课题。本论文采用液相合成技术,在低温条件下成功制备了多系列纳米锰基氧化物及其复合材料,包括中空MnOx纳米复合物、水钠锰矿(Birnessite)型MnO2纳米花、Mn3O4纳米材料(纳米粒子,纳米片)和Mn3O4/MnOOH纳米复合物等,将制备的锰基氧化物纳米材料在无光照、无H202的酸性条件下对罗丹明B进行降解,并探究其降解机理。第一部分工作：我们以碳酸锰(MnCO3)为自牺牲模板,通过简单液相合成方法在碱性条件下成功制备出了中空海胆状MnO、纳米复合物。通过控制前驱体MnCO3的形成和生长可对样品的形貌进行调控；改变反应温度和原料加入顺序可以制备出不同Mn3O4/λ-MnO2比例和不同晶化程度的中空海胆状MnOx纳米复合物。中空MnOx纳米复合物在无光照无H2O2的酸性条件下可以快速有效地降解RhB,最大降解率可达90%。对降解条件的考察发现降解反应中溶液的pH值越小、样品加入量越大、MnO2的含量越高,样品对RhB的降解率越大。通过分析样品降解RhB前后的UV-Vis光谱图,我们得出锰氧化物在酸性条件下降解RhB的机理,即MnOx与RhB在酸性条件下发生了氧化还原反应。第二部分工作：我们以高锰酸钾(KMnO4)为氧化剂,通过氧化不同前驱体成功合成了具有不同形貌(片状、花状)Birnessite型MnO2纳米材料。反应前驱体的种类决定了样品的形貌,以Mn2+和Mn(OH)2为前驱体时,可分别形成具有花状和片状结构的Birnessite型MnO2。Birnessite型MnO2纳米花是由纳米片组装形成的。而Birnessite型MnO2纳米片是通过前驱体Mn(OH)2的形貌遗传制得的,同时通过控制NaOH的加入量可以实现对于纳米片尺度的调控。而样品的成分是由KMnO4的用量所决定的。降解实验结果表明,所合成的样品均可以在酸性条件下快速有效地降解RhB。将具有不同成分和形貌的样品用于降解RhB反应发现,样品中Mn的平均价态越高,样品降解RhB的性能越好；Birnessite型MnO2纳米花对RhB的降解率最大,为91.7%。第三部分工作：我们以乙酸锰为锰源,在碱性环境下的水溶液中成功合成了Mn3O4/MnOOH纳米材料,样品中Mn3O4纳米粒子与MnOOH纳米带是以伴生形式存在的,同时样品中的MnOOH包括稳定相γ-MnOOH和亚稳相β-MnOOH两相。控制反应温度为30℃可以制备出以β-MnOOH为主要成分的Mn3O4/MnOOH纳米材料,反应温度升高至90℃时,样品则为以γ-MnOOH为主的Mn3O4/MnOOH纳米材料,由此可见,随着温度的提高,亚稳相β-MnOOH逐渐向稳定相γ-MnOOH转化,实现了样品晶体组成的调变。此外,通过改变NaOH和H2O2的加入方式也可以对样品的组成进行调控,可分别制得Mn3O4、 Mn3O4/γ-MnOOH、Mn304/γ-MnOOH/β-MnOOH和Mn3O4/β-MnOOH纳米材料。将这些材料应用于RhB降解实验发现,β-MnOOH含量高的样品降解RhB的性能最好。第四部分工作：我们重点研究了碱性水溶液中Mn3O4纳米粒子的形成机理,结构组成和降解RhB的性能。分别以NH3·H2O和NaOH为碱源,制备出类球型和八面体型Mn3O4纳米粒子。引入表面活性剂可以提高样品的单分散性。经UV-Vis和FTIR分析可知,八面体型Mn3O4组成主要是MnO-Mn2O3,而类球型Mn3O4中既含有MnO-Mn2O3又含有2MnO-MnO2.对于八面体Mn3O4,可以利用MnⅢ在酸性条件下的歧化反应使其组成从MnO-Mn2O3转变为2MnO-MnO2.Mn3O4因其在酸性条件的转变,增强了自身对RhB的氧化降解能力。在相同pH值下,类球型的Mn3O4纳米粒子因其含有较多MnⅣ而使其表现出更好的性能,其对RhB的降解率可达61.3%。第五部分工作：我们在Mn3O4纳米粒子合成条件的基础上,增大碱的用量,在强碱性的水溶液中成功合成出Mn3O4微纳米片。反应中强碱性环境是制备Mn3O4内米片的必要条件。当OH-与Mn2+的摩尔比大于10：1时,可以制备出Mn3O4微纳米片。Mn3O4微米片是由纳米粒子组装而成的,其是通过在强碱性环境下Mn(OH)2被氧化而得到的,而Mn3O4纳米片则是通过Mn3O4晶体在强碱性环境下溶解-重结晶而形成的。另外,通过该改变NaOH的加入量和反应温度,我们制备出Mn3O4纳米粒子和纳米棒(棱柱状)。相对其他形貌的Mn3O4纳米材料,Mn3O4纳米片降解RhB的性能最好,降解率可达68.1%。总之,本论文涵盖了多价态锰基氧化物纳米材料的液相合成和性能研究。所采用的合成方法简单易行。制备的材料形貌尺寸可控,其在降解有机染料方面表现出优越的性能,在环境治理领域有较好的应用前景。