二氧化锰的共形沉积很容易放大

1、 氧化锰在电池、超级电容器、微电子和(电)催化方面有许多应用，所有这些都可以从高纵横比结构上共形沉积的二氧化锰中受益匪浅，例如三维电池集流体或高表面积催化载体。

2、 最近，研究人员发表在《ACS Chemical Materials》上，来自imec、KU Leuven和根特大学的研究人员开发了一种在纳米结构基底上沉积MnO 2共形薄膜的廉价快速方法，接近单层精度，与国家竞争。最先进的原子层沉积(ALD)。

3、 这种新方法的灵感来源于氧化还原反应的一级高中演示，高锰酸钾水溶液(KMnO 4)在中性pH下被乙醇(如乙醇)还原，大部分形成固体MnO 2。解决方案。在新方法中，通过使用能够强烈化学吸附在各种基底上的不饱和醇水溶液，形成的二氧化锰的量被限制在单层，从而允许该量被减少到单层，用于随后与四氧化三锰的反应。因此，该方法包括炔丙醇的表面限制吸附和随后用高锰酸钾水溶液氧化的重复循环，以在每个循环中在基底上形成可控量的二氧化锰。

4、 因为每个循环中形成的氧化锰的量受到单层吸附醇的量的限制，所以生长表现出原子层沉积(ALD)的自限制特征。这种最先进的技术基于气体前体在表面上的循环反应，通常以极低的沉积速率为代价，确保涂层和亚单层厚度控制的最高保形性，需要高温、昂贵的前体和复杂的热隔离气密反应器。

5、 与典型的ALD相反，新的氧化还原层沉积(RLD)是在室温下在空气中进行的，使用的是普通而廉价的化学制品和简单的玻璃器皿——两个烧杯。这大大降低了沉积的成本和复杂性，并使其适用于几乎任何实验室或制造厂。由于醇分子和MnO 4-离子在基底上的高吸附密度，该方法还显示出每循环的生长比已知的MnO 2 ALD工艺至少高4倍，并且至少快1.5倍。RLD方法也被成功地用于用薄二氧化锰涂覆复杂的三维互连镍纳米线，这是典型的热ALD所不能实现的。

6、 这项工作首次证明了金属氧化物的类ALD生长完全是在水相和空气中进行的。这与以前报道的某些金属氧化物(如氧化锰、二氧化钛或氧化镁)的液相ALD过程有重要区别。它们都使用溶于有机溶剂的水敏前驱体，因此需要无水条件和中性手套箱或施伦克线气体环境。目前只限于过渡金属(如镍、钛、铂)及其氧化物(如二氧化钛)制成的基底，但通过选择合适的有机吸附剂，未来可增加相容基底(如Al 2 O 3或SiO 2)的范围。此外，通过使用在氧化还原反应期间形成不溶性产物的不同金属络合物，可以测试RLD方法来沉积二氧化锰以外的氧化物。

7、 一般来说，由于其简单性，二氧化锰的共形沉积可以很容易地放大，因此它可以用于许多电化学应用。

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