东京理工大学 β-二氧化锰催化剂在粒子纳米空间加速化学反应
信用:东京理工大学的惠子·卡马塔 东京理工大学的科学家探索了一种新颖而简单的方法来合成具有特定晶体结构的二氧化锰，这种晶体结构被称为β-二氧化锰
他们的研究揭示了不同的合成条件如何产生具有独特多孔结构的二氧化锰，暗示了一种开发高度调谐的二氧化锰纳米材料的策略，这种纳米材料可以作为生物塑料制造中的催化剂
材料工程已经发展到这样一个阶段，我们不仅关心材料的化学成分，还关心它的纳米结构
纳米结构材料最近吸引了来自各种领域的研究人员的注意，这是有充分理由的；一旦有了定制纳米结构的方法，它们的物理、光学和电学特性就可以被调整和发挥到极限
二氧化锰(化学式为二氧化锰)纳米结构金属氧化物，可形成许多不同的晶体结构，应用于各种工程领域
二氧化锰的一个重要用途是作为化学反应的催化剂，二氧化锰的一种特殊晶体结构，称为β-二氧化锰，特别适用于将5-羟甲基糠醛氧化成2，5-呋喃二甲酸(FDCA)
因为FDCA可用于生产环境友好的生物塑料，所以找到调整β-二氧化锰纳米结构以最大化其催化性能的方法至关重要
然而，与其它二氧化锰晶体结构相比，生产β-二氧化锰是困难的
现有的方法很复杂，需要使用模板材料，β-二氧化锰在模板材料上“生长”，并在几个步骤后得到所需的结构
现在，来自东京理工大学的研究人员
Keigo Kamata探索了一种合成不同类型多孔β-二氧化锰纳米粒子的无模板方法
-东京理工大学的科学家探索了一种新颖而简单的方法来合成具有特定晶体结构的二氧化锰，称为β-二氧化锰
他们的研究揭示了不同的合成条件如何产生具有独特多孔结构的二氧化锰，暗示了一种开发高度调谐的二氧化锰纳米材料的策略，这种纳米材料可以作为生物塑料制造中的催化剂
信用:东京工业大学的敬二 他们的方法，发表在美国化学学会应用材料与界面的研究中，非常简单方便
首先，通过混合水溶液并让固体沉淀来获得锰前体
过滤和干燥后，收集的固体在正常空气气氛中经受400℃的温度，这一过程称为煅烧
在该步骤中，材料结晶，之后获得的黑色粉末是97%以上的多孔β-二氧化锰
最值得注意的是，研究人员发现，这种多孔β-二氧化锰作为合成果糖二磷酸钠的催化剂，比使用更广泛的“水热法”生产的β-二氧化锰更有效
为了了解原因，他们分析了在不同合成条件下产生的β-二氧化锰纳米粒子的化学、微观和光谱特征
他们发现β-二氧化锰可以根据某些参数呈现明显不同的形态
特别地，通过调节其中混合前体的溶液的酸度(酸碱度)，可以获得具有大球形孔的β-二氧化锰纳米颗粒
这种多孔结构具有更高的表面积，因此提供了更好的催化性能
Kamata对这一结果感到兴奋，他说:“我们的多孔β-二氧化锰纳米粒子可以有效地催化HMF氧化成FDCA，这与通过水热法获得的β-二氧化锰纳米粒子形成鲜明对比
对β-二氧化锰的结晶度和/或多孔结构的进一步精细控制可以导致更有效的氧化反应的发展
" 更重要的是，这项研究对二氧化锰中多孔和隧道结构的形成提供了很多见解，这可能是扩展其应用的关键，正如Kamata所说:“我们的方法涉及到不是在液相(水热法)而是在空气气氛下将锰前体转化为二氧化锰，这是合成各种具有隧道结构的二氧化锰纳米粒子的有希望的策略
这些材料可用作催化剂、化学传感器、锂离子电池和超级电容器的多功能功能材料
“像这样的进一步研究有望让我们有朝一日充分发挥纳米结构材料的潜力
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