过渡金属氧化物微/纳米材料,因其新颖的形貌和独特的物理化学性质,日益受到研究者的广泛关注。通过控制材料的定向生长,并对其形貌、维度及分散性进行调控,最终实现特殊形貌微/纳米材料的设计和可控制备,具有重要的学术价值和潜在应用前景。作为一类重要的过渡金属氧化物,不同形貌和晶相结构的氧化锰一直是人们的研究热点。研究发现,氧化锰的形貌、暴露晶面和颗粒尺寸对其催化、传感和光电性质有着显著影响。设计和可控制备微/纳米结构的氧化锰材料,仍是一项具有挑战性的课题。选择有效的技术路线,控制氧化锰晶面的定向生长,从而获取形貌规则、尺度大小可控的氧化锰是本论文的研究目的。通过水热法制备了Mn2O3规则立方体和暴露特殊晶面的β-MnO2双锥棱柱；采用拓扑氧化技术,制备了规则高分散的Birnessite型层状氧化锰六边形纳米片；借助NaCl模板制备了MnO纳米晶均匀负载的MnO/C复合纳米片。系统研究了形貌控制剂的种类和用量、反应温度和反应时间等因素对产物晶相和形貌的影响,探讨了不同形貌氧化锰晶体的生长过程。本论文的主要研究内容如下：在四甲基氢氧化铵(TMAOH)溶液中,水热处理氢型层状氧化锰,首先发生剥离形成氧化锰纳米片,进一步反应得到了平均粒径为4μm、规则形貌Mn2O3微米立方体,研究了Mn2O3立方体的形成过程。通过调节TMAOH的用量、水热反应温度和反应时间等实验参数,优化了Mn2O3立方体晶体的最佳制备条件。结果表明,在结晶性好、尺度均一的Mn2O3立方体制备过程中,TMA+起到了非常重要的作用。TMA+首先插入到氧化锰层间,增大了层状氧化锰的层间距而使其发生剥离,形成氧化锰纳米片。在剥离的氧化锰纳米片层结构中,一部分Mn(Ⅲ)可能直接转移到溶液中,而另一部分Mn(Ⅳ)还原形成了Mn2O3晶核。TMA+选择性吸附在Mn2O3晶核的{100}晶面,抑制了该晶面沿着[100]方向生长,随着水热处理的进行而最终形成了Mn2O3立方体晶体。采用阴离子F-辅助水热法,以MnCl2和KMnO4为锰源,制备了平均粒径为20μm、形貌规则的双锥棱柱β-MnO2晶体。通过调节F-的用量、水热反应温度和反应时间等实验参数,优化了双锥棱柱β-MnO2晶体的最佳制备条件,探讨了双锥棱柱β-MnO2的形成过程。在180℃水热温度下,产物从纳米纤维状α-MnO2转变为四方双锥β-MnO2,最终生成双锥棱柱形貌β-MnO2。通过系统分析β-MnO2晶体结构和低指数晶面原子密度,发现在β-MnO2所有低指数晶面中,{111}晶面所暴露Mn(Ⅳ)原子密度最低。阴离子F-是形成双锥棱柱形貌的关键因素,在水热过程中F-选择性吸附在β-MnO2晶体{111}晶面,从而抑制了该晶面的生长,使得{110}晶面成为优先生长面,水热条件下最终得到了暴露{111}晶面β-MnO2晶体。通过调节F-不同用量,可以实现α-MnO2纳米纤维与β-MnO2规则多面体两种晶相和形貌的相互转化。采用拓扑氧化技术,室温下在NaClO溶液中拓扑氧化处理六边形纳米片Mn(OH)2,得到了形貌规则、粒度分布均匀且高度分散的Birnessite型层状氧化锰六边形纳米片。研究结果表明,所得层状氧化锰纳米片保持了Mn(OH)2层状结构和六边形形貌。Birnessite型层状氧化锰纳米片由氧化锰纳米颗粒组装而成,六边形边长约为150nm,片层厚度约为120nm。在拓扑氧化过程中,层间作用力发生了变化,Mn(OH)2纳米片的层间结合力为范德华力,而产物层状氧化锰层间作用力为静电引力。所得材料的分散性与规则程度依赖于前驱体Mn(OH)2的形貌和氧化反应时间。采用三电极体系,在Na2SO4电解液中对所得层状氧化锰六边形纳米片电极进行了循环伏安测试,该电极材料具有大的比电容和良好循环稳定性。在5mV s-1扫速下,其比电容为284F g-；循环伏安法测试2000个循环后,其电容保持率为96%。采用NaCl为盐模板,油酸锰(Mn(Oleate)2)为锰源和碳源,在Ar气氛中煅烧制得了NaCl@MnO/C复合材料。水洗溶去NaCl模板后,得到了MnO/C复合纳米片。通过调节NaCl的用量、煅烧温度和升温速率等反应因素,对所得MnO纳米晶的形貌、晶粒尺寸和分散性进行了控制。当温度控制为600℃时,MnO晶粒均匀、排列规整,晶粒尺寸约为34nm,且MnO纳米晶整齐排列并镶嵌在碳纳米层内。包覆在NaCl晶体表面油酸锰(NaCl@Mn(Oleate)2)在煅烧过程中发生分解,NaCl模板为MnO/C二维纳米片层的形成提供了生长界面。利用HN03溶液溶去MnO/C复合纳米片中的MnO,得到了具有规则网格结构碳材料。MnO/C复合纳米片中,MnO纳米晶周围网格状碳材料的存在,有利于提高该复合材料在垂直方向上的张力强度,有效阻止MnO纳米晶在充放电过程中团聚,从而有助于该材料用作锂离子电池负极材料。