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尽管可以说锰氧化物纳米结构材料性能优越。但是从理论上来说因为大规模需要所以在材料科学中进展还处于萌芽阶段。基于这个项目产生的难题，我们已经开发一种基于锰氧化物的大规模电荷转移方法也可以称作改进嵌入原子法（MEAM），可以描述过渡金属氧化物复杂的原子结合。研究表明，纳米结构的较大的表面积。为了证实了该方法的可靠性，也为了研究氧化锰纳米棒的纳米结构和形貌。我们发现，纳米结构表面和边缘结构发生扭曲带动下出现了不饱和表面离子。这些离子的流动性很大，并且轻松地在相邻离子中迁移并且形成新的结构。由于外层Mn和氧离子之间的电荷转移逐渐减弱，从而使更多的还原性的Mn离子和氧气空间形成，这最终提高了锰的氧化物的催化活性。科研结果还表明，大规模的表面缺陷，如孔隙，可以产生改善纳米棒的催化性能，从而避免了我们所不希望看到的非晶化的不稳定性。这些也是不可避免的。这些发现将有助于增强纳米氧化锰的催化活设计和合成的优化。根据锰（+2，+3，+ 4，+ 6和+7）的氧化态的多样性的优势，锰的氧化物构成的非常重要的材料和有广泛的应用，像颜料的应用，玻璃器，植物肥料，农药，水净化剂，传感器或碱性电池。纳米结构的合成技术的快速发展，也使它们在诸如能源储存和催化中有更重要的应用。例如，纳米结构的MnO纳米棒在氧还原反中显示有效电催化活性的。此外，由于输送和输出的容量的显著增加，多孔Mn2O3纳米棒被认为是锂离子电池有前途的正级材料。另一个例子是四氧化三锰纳米颗粒，其在超级电容器中显示出优良的电化学性能。在所有的锰氧化物，二氧化锰有各种多晶型物，包括α，β，γ，δ，λ和ε形式的。 β-MnO2由于它的热力学稳定性和制备的纯度较高成为近年来比较流行的。它因为其催化剂活性有很大的应用前景的，这是燃料电池、锂离子电池和金属-空气电池大量电化学能量存储和转换技术中至关重要的。β-MnO2纳米棒能够使锂电池在电化学充电时抑制超级电容器的电势的。最近的研究还发现，氧化锰基（MnOX)因为其高的比表面积可以在碳的氧化反应中实现高催化活性。虽然在合成过程中可能会带来结构性缺陷，但是这也说明了缺陷也可以对材料的性能产生影响。
1.3 金属有机基多孔碳基超级电容器
金属-有机骨架（MOF）可以说是材料科学与工程中一类新型多功能材料。在MOFs材料中，金属原子与有机配体配位，以形成不同的结晶的三维框架。 MOFs材料的结构可以是致密的或多孔的，具体MOFs材料结构有很多应用，例如在传感，催化，光电，和磁电中的应用。金属-有机骨架（MOF）拥有无机金属离子和有机配体的接头的自组装构造，是一个相对较新颖的多孔结晶类材料。具有较大的表面积，多样的结构，并且可调谐功能。在过去几十年中，MOFs材料已经受到了广泛关注，在分子识别，药物传递，以及多相催化中也有极大的应用潜力。最近，MOFs材料其中多个功能被导入单一的MOF网络的想法，已经吸引了很多科研人员的兴趣。值得注意的是，经过研究表明，多达八个以上不同的官能化配位体或十个不同的金属离子可以结合成一个单一的MOF框架。因此，MOFs材料可以在催化领域是拥有极大的机会，特别是对于多金属-有机骨架（M-MOFs材料），因为它们的催化性能是依赖于配位金属离子。作为一种新型的材料。多孔MOFs材料不仅具有稳定的结构和良好的吸附性能，并且具有可调节的孔隙度和功能也十分灵活。其中更加有趣的是，金属有机骨架（MOFs）衍生的多孔碳基纳米复合材料，制备工艺简单，而且还保留MOFs材料的多孔结构的优点。多孔结构的高比表面积有利于电解质和扩散将促进催化反应。由于这些优点，该多孔碳与MOFs结合的复合结构材料的前驱体在能量存储的相关领域的应用被广泛研究。例如，锂离子电池、超级电容器、氢存储等。