Two-dimensional manganese oxide layers have been grown on Pd(100) and have been characterized by scanning tunnelling microscopy (STM), low-energy electron diffraction (LEED) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The complex surface phase diagram of MnOx on Pd(100) is reported, where nine different novel Mn oxide phases have been detected as a function of the chemical potential of oxygen mO. Three regions of the chemical potential of oxygen can be identified, in which structurally related oxide phases are formed, often in coexistence at the surface. The different regions of mO are reflected in the oxidation states of the respective Mn oxide nanolayers as revealed by the Mn 2p and O 1s XPS binding energies. The MnOx nanolayers form two-dimensional wetting layers and it is speculated that they mediate the epitaxial growth of MnO on Pd(100) by providing structurally graded interfaces.
Covalent Hybrid of Spinel Manganese-Cobalt Oxide and Gra-phene as Advanced Oxygen Reduction Electrocatalysts
通过在氮掺杂的还原氧化石墨烯片上直接成核和生长纳米颗粒以及阳离子取代尖晶石Co 3 O 4纳米颗粒，开发了锰-钴尖晶石MnCo 2 O 4/石墨烯杂化物作为碱性条件下氧还原反应（ORR）的高效电催化剂。电化学和X射线近边结构（XANES）研究表明，形成无机纳米碳杂化物的成核和生长方法导致尖晶石氧化物纳米颗粒和N掺杂的还原氧化石墨烯（N-rmGO）片之间的共价偶联。碳K边和氮K边XANES显示N-rmGO片中的C-O和C-N键强烈扰动，表明N掺杂的氧化石墨烯和尖晶石氧化物纳米颗粒之间形成C-O-金属和C-N-金属键。Co L-edge和Mn L-edge XANES分析表明，Mn 3+取代了Co 3+位，提高了杂化材料中催化位的活性，从而进一步提高了杂化材料的ORR活性.共价键合的杂化物比纳米颗粒和包括N-rmGO的碳材料的物理混合物提供更大的活性和耐久性。在相同的质量负载下，MnCo 2 O 4/N-graphene杂化物在中等过电位下的ORR电流密度可以超过Pt/C，并且在碱性溶液中具有优于Pt/C的稳定性。
Synthesis of Homogeneous Manganese-Doped Titanium Oxide Nanotubes from Titanate Precursors
我们报道了一种新的合成方法，可以在很宽的浓度范围内均匀地掺杂锰元素钛白纳米管。以水热法制备的涡旋型三钛酸盐（H2 Ti 3 O 7）纳米管为前驱体，研究了纳米管的结构和性能。通过离子交换法引入Mn ~（2+），得到Mn（x）H（2-x）Ti（3）O（7）。在随后的热处理中，它们转变为Mn（y）Ti（1-y）O（2），其中y=x/（3+x）。利用电子自旋共振（ESR）技术研究了Mn ~（2+）离子在前驱体和最终产物中的存在状态和局部环境。结果发现，Mn 2+离子占据两个位置：第一个具有几乎完美的立方对称性，而另一个是在一个强烈扭曲的八面体网站。两个Mn ~（2+）位置的比例与掺杂水平无关，在Mn（x）H（2-x）Ti（3）O（7）中为15：85，在Mn（y）Ti（1-y）O（2）中为5：95。SQUID磁强计没有显示在均匀Mn 2+掺杂的纳米管的长程磁序。
Manganese oxide nano flakes onto simultaneously activated defective CNTs for the creation of CNTs-graphene supported oxygen reduction composite catalysts applied in air fuel cell
非贵金属氧化物与经济炭材料的合理组合是创造高性能空气电极材料的关键。在稀H $_2$ SO $_4$中，通过取消常规水热处理或添加表面活性剂模板剂，将商品化的碳纳米管（CNTs）与MnO $_4^-$反应，制备了CNTs负载的锰氧化物复合催化剂（CMnCs）。然后将CMnC组装成装备在金属空气燃料电池中的商用空气阴极。碳纳米管表现出结构上的缺陷。在合成过程中，外部CNT壁破裂成石墨烯纳米片，但仍保持部分附着于内部碳管。石墨烯平面的这种暴露表现出额外的氧还原反应性。在碳纳米管表面均匀生长了纳米级的氧化锰薄片（γ-MnOOH）。其沉积密度与KMnO $_4$对CNTs的添加量密切相关。在相同条件下，单独的CMnCs的ORR活性超过了原料CNT和合格的市场催化剂，并且在当前的生产工艺下，CMnCs添加的空气燃料电池能够在100 mA/cm $^2$下输出约15%以上的功率。
Edge and Width Dependent Electronic Properties of Nanoribbons of Manganese Oxide
在本工作中，研究了最近合成的MnO的二维和一维蜂窝结构的结构、磁性和电子性质[Zhang et al.Nat.Commun.，20，1073-1078（2021）]通过使用第一性原理计算研究。计算结果表明，单层2D MnO晶体具有简并反铁磁（AFM）基态和相对不利的铁磁（FM）态。此外，磁各向异性的计算揭示了源于锰原子中未成对电子态的磁性的易磁化轴方向垂直于晶面。在电子学上，虽然FM-MnO是具有窄带隙的直接半导体，但AFM相显示出大的间接带隙半导体行为。此外，对MnO纳米带的计算表明，锯齿形边缘的纳米带显示金属钡，而扶手椅形边缘的纳米带是半导体。在磁性上，对于锯齿形或扶手椅边缘的纳米带，垂直于纳米晶生长方向的AFM顺序被发现是有利的其他AFM和FM订单。此外，取决于边缘对称性和带宽度，纳米带的禁带宽度值显示不同的家庭行为。
Predicting Oxidation and Spin States by High-Dimensional Neural Networks: Applications to Lithium Manganese Oxide Spinels
锂离子电池通常含有过渡金属氧化物，如Li $_{x}$ Mn $_2$ O $_4$（$0\leq x\leq2$）。取决于Li含量，存在不同比例的Mn $^\text{III}$与Mn $^\text{IV}$离子。结合电子跳跃，Mn $^\text{III}$ O $_6$八面体的Jahn-Teller畸变可以引起复杂的现象，如结构转变和电导。虽然对于小的模型系统的氧化和自旋态可以使用密度泛函理论（DFT）确定，DFT的动力学现象的调查是过于苛刻。以前，我们已经表明，一个高维的神经网络潜力可以扩展的分子动力学（MD）模拟锂$_{x}$锰$_2$ O $_4$纳秒的时间尺度，但这些模拟没有提供有关的电子结构的信息。在这里，我们将神经网络的使用扩展到原子氧化和自旋状态的预测。由此产生的高维神经网络是能够预测的Mn离子的自旋只有0.03 $\hbar$的误差。我们发现Mn e $_\text{g}$电子是正确守恒的，并且对于不同的Li含量，Jahn-Teller畸变Mn $^\text{III}$ O $_6$八面体的数目得到了精确的预测.在280和300 K之间观察到电荷有序转变，这与电阻率测量相匹配。此外，以上的相变的电子跳跃传导的激活能被预测为0.18 eV偏离实验只有0.02 eV。这项工作表明，机器学习是能够提供一个准确的表示，Li $_x$ Mn $_2$ O $_4$的…
Selectivity in yttrium manganese oxide synthesis via local chemical potentials in hyperdimensional phase space
与分子合成形成鲜明对比的是，材料合成通常被认为缺乏选择性。在固态反应中设计选择性的少数已知方法具有有限的范围，例如拓扑异构反应或应变稳定。这一贡献描述了一个通用的方法来搜索大的化学空间，以确定选择性反应。这种新方法解释了名义上“无害的”Na $_2$ CO $_3$前体能够进行单相Y $_2$ Mn $_2$ O $_7$的复分解合成的能力-这是以前仅在极压下实现的结果，并且不能用Li $_2$ CO $_3$和K $_2$ CO $_3$的密切相关的前体实现。通过计算所需的变化，在所有可能的反应产物的界面在一个扩展的化学空间，包括Y，Mn，O，碱金属和卤素，使用热力学参数从密度泛函理论计算，我们确定的反应，最大限度地减少热力学竞争的中间体。以这种方式，只有Na基中间体使超维化学势空间中到Y $_2$ Mn $_2$ O $_7$的距离最小化，从而提供了对先前被认为是亚稳的相的选择性接近。验证这种机制的路径依赖的选择性的实验证据提供了从原位同步加速器为基础的晶体学分析确定的中间体。这种计算多维组成空间中的化学势距离的方法提供了一种用于设计选择性固态合成的通用方法，该方法对于获得亚稳相和识别可以降低合成温度和成本的反应途径是有用的。
