[发明专利]一种Mn3O4纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及Mn₃O₄纳米颗粒的制备方法。 

背景技术

[0002] 现有制备纳米Mn₃O₄的方法，按制备工艺的不同，可分为锰盐法、电解金属锰悬浮氧化法、水热法、碳酸锰法、化学沉淀法等。与本发明方法相近的专利如中国专利,申请号为201110132795.8中公开了一种Mn₃O₄纳米颗粒的制备方法，采用蒸馏水作为溶剂溶解乙酸锰，在加入氨水并机械搅拌的条件下，首先得到氢氧化锰絮状物，然后在氧气的作用下，进行气固反应，将氢氧化锰沉淀物进一步转化为纳米Mn₃O₄。这种制备工艺的制备周期较长，除干燥操作外的制备过程，总耗时为 4~9 h。此外，Ning Wang等，用 2 mol/L的氢氧化钾-乙醇溶液，逐渐滴加到乙酸锰乙醇溶液中的方式，首先得到一个白色乳状悬浮液，再经过加热和12 h以上的回流等操作，最后得到Mn₃O₄的纳米级颗粒(Ning Wang, Lin Guo, Lin He, Xia Cao,Chinping Chen, Rongming Wang, and Shihe Yang. Facile Synthesis of monodisperse Mn3O4 tetragonal nanoparticles and their large-scale assembly into highly regular walls by a simple solution route[J].small, 2007, 3(4): 606-610)。这种制备方法，制备周期较长且易引入杂质离子钾离子。另外，上述两种制备方法，锰盐均必须从价格较高的乙酸锰出发，增加了Mn₃O₄的制备成本。 

发明内容

相比较已有方法而言，本发明在锰盐的醇溶液中引入乙酸根及氨气或氨水，得到的是一个碱性条件下低价锰的络合溶液。然后在氧气的作用下，利用气液反应，不断生成并得到Mn₃O₄固体。由于含低价锰溶液与氧的反应速率远远大于固体氢氧化锰与氧的反应速率，因此本发明在保持已有工艺优点的基础上，弥补了原有制备工艺制备周期长的缺点。本发明制备方法简单，对原料锰盐的种类要求较小，产品组成单一（详见图1），所的产品颗粒均在10nm左右（详见图2），且所得产品纯度只与原料锰盐的纯度有关，制备过程中无需加入任何表面活性剂，不引入任何杂金属离子，因此可用于制备高纯纳米Mn₃O₄。制备方法适合于工业化生产。 

发明内容

本发明的目的是提供一种Mn₃O₄纳米颗粒的制备方法。 

本发明是一种Mn₃O₄纳米颗粒的制备方法，其步骤为： 

（1）将可溶于醇类化合物的锰盐溶于醇类化合物的溶剂中，得到含锰盐的醇溶液；

（2）按照乙酸，或乙酸铵的摩尔量为锰盐摩尔量的0.1倍~10倍；将乙酸，或乙酸铵加入锰盐的醇溶液中；

（3）按照氨气，或氨水的摩尔量为锰盐摩尔量的0.1倍~50倍，将氨气，或者氨水加入锰盐的醇溶液中，得到一深红色溶液；

（4）在搅拌或超声条件下，向溶液中通入空气或者氧气，待溶液慢慢变成深黑色，并不断有沉淀析出；继续通入空气或者氧气，直至沉淀完全；

（5）分离出沉淀，并对所得固体进行干燥，即得到Mn₃O₄的纳米颗粒；

（6）将第（4）、（5）步骤分离出固体沉淀物后所得溶液，经过蒸馏调整醇含量后，重复以上各步骤，制备Mn₃O₄纳米颗粒。

本发明具有以下优点： 

1、本发明在室温环境下制备Mn₃O₄，无需加热，能耗低；对原料锰盐的种类要求较小，原料成本低；制备工艺简单、环境友好性高、制备周期短（除干燥操作外的制备过程，总耗时低于1 h），溶液可以循环使用，适合于工业化生产；无金属杂原子的引入，可制备高纯Mn₃O₄。2、产品组成单一（见图1），且颗粒粒径分布均匀，所得颗粒的当量直径在10 nm左右（见图2）。 

附图说明