[发明专利]一种电化学制备二氧化锰粉末的方法

说明书

本发明提供了一种电化学制备二氧化锰粉末的方法，属于无机纳米材料可控制备技术领域。本发明以含铵根、硫酸根、过硫酸根以及卤素阴离子的可溶性盐和含有高锰酸根或者锰酸根的可溶性盐为电解液，石墨箔或者石墨棒为电极，采用电化学法一步制备得到二氧化锰粉末。由于使用双石墨箔或者石墨棒分别作为正负极，减少了贵金属电极的使用有效的降低成本。发明装置简单在一般的烧杯或者玻璃器皿中就可以实施。该制备方法绿色环保、设备简易、操作时间较短，操作方便，工艺简单且易于放大。

技术领域

本发明涉及二氧化锰材料的可控制备技术领域，具体涉及一种电化学制备二氧化锰粉末的方法。

背景技术

二氧化锰具有来源丰富、价格低廉、对环境友好、拥有良好的催化性能和化学稳定性等特点，其作为一种新型的过渡金属氧化物在催化、吸附以及电化学等多方面表现出许多独特的物理化学性质，常常被用来作为催化剂、离子筛、锂电池正极材料等，因此实现对二氧化锰的可控合成至关重要。

二氧化锰的制备方法多种多样，主要包括水热法、溶胶-凝胶法、化学沉淀法、固相合成法等。其中，水热法是指在一定温度的密闭条件下，以水为溶剂的溶液产生压力，使得反应物之间发生反应从而生成特定产物的制备方法。该方法是较易合成二氧化锰的方法，但需要高温和较长的反应时间，需要的能耗较多。溶胶-凝胶法主要是通过水解缩聚金属醇盐或无机盐并使其逐渐变成凝胶，之后经过相应处理后得到粉体材料的合成方法。溶胶-凝胶法制备的产物具有化学尺度的均匀分散性以及高纯度。但由于此法反应周期长，煅烧过程会产生团聚。化学沉淀法在高纯度纳米粒子液相合成中应用较为广泛，是指在水溶液中通过调节反应条件将溶解于其中的金属盐转变为难溶化合物或水合氧化物而析出，经过进一步处理得到纳米材料的方法。化学沉淀法包括共沉淀法、均匀沉淀法、氧化水解法、还原法等。化学沉淀法有反应温度较低、操作简单、成本低等优点，但也存在诸如生成物均匀性较差、易发生硬团聚等缺点。固相合成法是采用较低温度通过固化反应生成纳米二氧化锰的合成方法，反应过程主要是通过固体反应物高速球磨等。因实验方法简单、环境污染较小、生成物产量高、反应选择性较好，固相合成法为纳米材料的合成提供了一种简单、高效、低价的方法。但由于二氧化锰本身的固有特性，采用此方法不宜合成单晶型的纳米级产物。

目前，存在的二氧化锰制备方法中，大多需要高温，对设备要求高，工艺复杂，增加了生产成本。而且，在生产制备过程中可控性不好，对环境危害较大。这些因素限制了现有二氧化锰的制备，因此急需开发出绿色环保、工艺简单、可大规模生产的二氧化锰的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色环保、设备简易、操作时间较短，操作方便，工艺简单且易于放大，制备二氧化锰粉末的方法，以解决现有技术方法制备二氧化锰粉末的不足。

为了实现以上目的，本发明所提供的技术方案为：一种电化学制备二氧化锰粉末的方法，包括以下步骤：

将含铵根、硫酸根、过硫酸根或卤素阴离子的可溶性盐和含有高锰酸根或者锰酸根的可溶性盐溶解在去离子水中，形成电解液；

在所述电解液中放入双石墨电极并接入直流电压，反应至结束；

将反应完的电解液进行多次清洗，并将获得的黑褐色粉末进行干燥。

可选的，对于所述的一种电化学制备二氧化锰粉末的方法，所述含铵根、硫酸根、过硫酸根以及卤素阴离子的盐包括：硫酸铵、硫酸钾、硫酸钠、草酸铵、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、氟化铵、氟化钠、氟化钾、氯化钾、氯化钠、氯化铵、溴化钾、溴化钠、溴化铵、碘化钾、碘化钠、碘化铵中的一种或几种，但不局限于这几种。

可选的，对于所述的一种电化学制备二氧化锰粉末的方法，所述电解液中使用的铵根、硫酸根、过硫酸根以及卤素阴离子的盐浓度为0.01～1mol/L。

可选的，对于所述的一种电化学制备二氧化锰粉末的方法，所述电解液中使用的含有高锰酸根或者锰酸根的可溶性盐包括：锰酸钾或者高锰酸钾中的一种或几种；