[发明专利]低温酸溶液中制备不同晶型纳米二氧化锰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化锰的制备方法，具体是涉及一种利用液相氧化还原机理，在低温常压条件下，以高锰酸钾为原料在酸溶液环境中制备不同晶型和不同形貌纳米二氧化锰的方法。

背景技术

二氧化锰是一种性能优良、价格低廉、环境友好的重要工业原料。纳米二氧化锰除具有离子交换、分子吸附性能以及优越的电化学性能外，同时由于高比表面积和化学活性，因此具有更加优越的性能，广泛应用于环保材料、生物传感器、锌锰电池、锂离子电池以及超级电容器电极材料等领域。

二氧化锰的晶型结构复杂，制备方法也多种多样。常规的纳米二氧化锰制备以水热法为主，但此方法反应需在高温高压下进行，对设备的要求较高，制备周期较长，成本过高，不利于大规模生产。而在常温常压下利用氧化还原原理，液相沉淀制备出纳米二氧化锰大多为混合晶型且结晶度较差。对于低温常压条件下，酸溶液环境中，利用液相氧化还原反应制备纳米二氧化锰的方法还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术难以适应工业化大规模生产而提供的一种低温酸溶液中制备不同晶型纳米二氧化锰的方法，是以高锰酸钾为锰源，在酸性条件下，实现对不同晶型二氧化锰的选择合成。

本发明所采用的技术原理：

以高锰酸钾为锰源，于酸性溶液中，在低温条件下反应，控制反应温度、酸浓度、反应物摩尔配比、反应时间等工艺参数，然后将沉淀经过滤、洗涤、干燥，可制备出球状δ-MnO₂或线状α-MnO₂。

本发明所采用的技术方案是：取浓度为0.1～50mol/L酸溶液，然后按高锰酸钾与酸的摩尔比为1∶1～1∶200的比例量取高锰酸钾，配制高锰酸钾水溶液；将高锰酸钾水溶液与酸溶液混合后在常温或100℃以下反应0.5～24小时，然后将沉淀经过滤、洗涤、干燥，可选择性制备出单一晶型的花球状δ型纳米二氧化锰或线状α型纳米二氧化锰。

所述酸是指无机酸或有机酸。

所述无机酸是盐酸、硝酸或硫酸。

所述有机酸是醋酸。

本发明采用高锰酸钾和酸溶液为原料，在低温的条件下，制备出了单一晶型的δ型纳米二氧化锰或α型纳米二氧化锰，工艺简单，成本低，对设备的要求低，具有反应条件温和、产品质量稳定等特点，适用于大规模工业化生产，可广泛应用于纳米二氧化锰的制备和应用领域及与其相关基础理论研究。

附图说明

图1是实施例1中所制备的δ-MnO₂X射线衍射图。

图2是实施例1中所制备的δ-MnO₂透射电镜照片图。

图3是实施例2中所制备的α-MnO₂X射线衍射图。

图4是实施例2中所制备的α-MnO₂透射电镜照片图。

图5是实施例5中所制备的δ-MnO₂透射电镜照片图。

图6是实施例6中所制备的α-MnO₂透射电镜照片图。

图7是实施例7中所制备的δ-MnO₂透射电镜照片图。

具体实施方式

下面给出实施例以对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。

实施例一

本实施例是以高锰酸钾和盐酸为原料。

称取5g高锰酸钾溶于适量蒸馏水中，放入恒温水浴加热锅中搅拌并加热保持恒温为60℃，量取16g盐酸并加入蒸馏水将盐酸浓度稀释为1mol/L，缓慢滴加入高锰酸钾水溶液，反应至溶液澄清后，用蒸馏水过滤、洗涤，干燥。产物经X射线衍射分析鉴定为δ型纳米二氧化锰。在同样条件下，反应温度为室温、70℃、80℃、90℃或盐酸浓度小于(不包括)4mol/L，均可得到δ型纳米二氧化锰，根据反应温度和盐酸浓度的不同，产物结晶度略有不同。

实施例二

本实例是以高锰酸钾和盐酸为原料。