[发明专利]一种无棱熔凝体结构三氟化锰材料及制备方法

说明书

本发明公开一种无棱熔凝体结构三氟化锰材料制备方法；三氟化锰采用高能球磨‑冷冻升温式预氟化‑高温降温式氟化工艺生产，该方法将真空干燥的原料锰氧化物和含锰氟化物在冷冻的无水氟化氢溶液中逐渐升温预氟化，再在高温下逐渐降温氟化，冷却过筛后，得到无棱熔凝体结构三氟化锰材料。制备的三氟化锰颗粒尺寸为0.1～10μm，为无棱熔凝体结构。该方法制备流程简单工艺可控，稳定性好，能够批量生产，适合宏量制备。

技术领域

本发明属于无机材料学技术领域，具体涉及一种无棱熔凝体结构三氟化锰材料及制备方法。

背景技术

三氟化锰是一种单斜晶系材料，具有高熔点和优异的热稳定性，是一种广泛应用的氟化试剂。随着航空航天技术的发展，特别是高电压热电池对正极材料的需求，三氟化锰正在成为许多电极材料的初级原材料，高纯三氟化锰具有较大的应用前景。

目前，三氟化锰的制备方法主要为液相法和高温氟化法。其中液相法工艺复杂、对生产设备要求高。由于三氟化锰极易吸水，液相法在制备过程中常引入水分，导致水合三氟化锰杂相的形成。水合物不仅会降低三氟化锰的纯度，而且在高温下分解产生的水蒸气和三氟化锰，部分会水解成高毒害氟化氢气体，对人体安全，职业卫生健康以及工作环境产生极大的危害。Mazej(Z.Mazej.Room temperature syntheses of MnF₃,MnF₄ andhexafluoromanganete(IV) salts of alkali cations[J].Journal of FluorineChemistry,2002,114(1),75-80.)采用低温无水氟化氢(温度为-196℃)处理二氟化锰，并进行长时间氟化得到三氟化锰，虽然避免了水分的引入，但其工作温度低，对设备要求高，而且工作时间长，至少长达9天的反应时间，限制了三氟化锰原材料的大规模合成。Ehlert等(T.C.Ehlert,M.Hsia.Mass spectrometric and thermochemical studies of themanganese fluorides[J].Journal of Fluorine Chemistry,1972,2(1), 33-51.)通过氟气进行高温短时间氟化，获得了三氟化锰，但由于氟化时间短，难以完全转化，加之锰化合价多，含锰氟化物存在热力学不稳定性，存在多种含锰氟化物共存现象，不利于生成稳定单相氟化物。

在三氟化锰的制备方法中，除了上述原材料的合成工艺外，并未见到冷冻升温式预氟化- 高温降温式氟化处理制备熔凝体结构的三氟化锰的报道，也未见到其他具有特殊形貌结构的三氟化锰功能材料的介绍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有无棱熔凝体结构三氟化锰材料及其制备方法，为功能材料的设计提供原料选择。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

本发明涉及一种无棱熔凝体结构三氟化锰材料，所述三氟化锰材料为单相物质，呈表面圆润无棱熔凝体结构，颗粒尺寸为0.1～10μm。

本发明还涉及一种无棱熔凝体结构三氟化锰材料的制备方法，采用高能球磨-冷冻升温式预氟化-高温降温式氟化工艺。首先，冷冻升温式预氟化是一个去除水分和多余杂质的过程，并利用氟化氢的化学活性，对原料表面进行活化修饰，是必要的准备过程；然后高温降温式氟化是一个氟化过程，其中降温式氟化可以直接对活性表面进行氟蚀，过程高效、稳定。从制备三氟化锰上讲，这两步分别是去除杂质、高温氟化的过程，都是必要的；从无棱熔凝体结构上讲，这两步分别是表面活化、高温氟蚀的过程，也都是必要的。

其中，所述高能球磨是将两种及两种以上含锰化合物通过高能球磨形成复合物料。