● 摘要
摘要
无机离子交换剂由于具有独特的结构、新颖的形貌及广泛的离子筛及分子筛等性能，而在选择性吸附剂、高效能催化剂及锂离子二次电池正极材料等领域显示了广泛的应用前景。隧道结构氧化锰材料已经应用于选择性离子吸附剂等领域。研究结果表明不同结构和形貌的氧化锰材料的晶型、尺寸、形貌和维数等因素影响着制备材料的光学、电学和磁学等性能，因此，通过控制氧化锰材料的定向生长，进而实现对制备材料形貌、组成、晶体结构乃至物性的调控，制备出性能优良的氧化锰无机离子交换剂材料，是无机离子交换剂研究的热点之一。
论文由综述和实验两部分构成。综述部分：第一章主要论述了无机离子交换剂的分类、结构特点、制备方法、应用领域以及发展前景，特别论述了层状氧化锰和隧道型氧化锰的结构特征和制备方法。实验部分：第二章介绍了以高结晶性层状氧化锰为前驱体，采用水热处理技术制备2×3构型氧化锰离子交换剂及其制备材料的离子选择性交换性能；第三章介绍了采用水热处理技术，制备2×2构型氧化锰离子交换剂及其对K+离子的离子选择性。
采用四种不同方法，制备了不同结晶性的层状氧化锰前驱体Na-birnessite。高结晶性层状Na-birnessite前驱体构成的悬浮液用0.2 mol/L的硝酸进行pH调节，使其pH达到7，所得悬浮液240 ºC均相反应器中水热处理48小时，制备了晶相属于Romanechite、具有纤维状形貌的 2×3隧道型氧化锰离子交换剂。研究结果发现，溶液PH值，水热处理温度对2×3隧道型氧化锰离子交换剂制备有很大影响。制备的Na-2×3隧道型氧化锰具有很好的离子交换性能，分别在1 mol/L或5 mol/L HNO3溶液中将Na-2×3隧道型氧化锰处理7天，隧道中的Na+离子完全抽出，转换成H-2×3隧道型氧化锰。
采用水热处理技术制备了2×2 隧道构型、纤维状形貌氧化锰离子交换剂α-MnO2。2×2 隧道构型氧化锰α-MnO2在0.5 M HCl溶液中离子交换7天，转化为2×2 隧道构型氧化锰H-α-MnO2离子交换剂。酸交换产物H-α-MnO2几乎保持了前驱体2×2 隧道构型氧化锰α-MnO2的纤维状形貌，但H-α-MnO2形貌的规则度降低。同时，酸交换后H-α-MnO2离子交换剂保持了α-MnO2晶相结构特征。氧化锰H-α-MnO2离子交换剂与0.9 %生理盐水进行离子交换反应7天，生理盐水中的K+离子被氧化锰H-α-MnO2离子交换剂选择性吸附，导致生理盐水中的K+离子浓度大幅度减低。将脱除了K+离子的氧化锰H-α-MnO2离子交换剂进行二次吸附实验，结果发现经过二次吸附K+离子后，生理盐水中92 %的K+离子被选择性吸附。2×2 隧道构型氧化锰H-α-MnO2离子交换剂是K+离子选择性吸附剂。采用XRD、SEM、化学分析等表征手段对不同阶段产物进行了分析表征。
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