一种四氧化三锰的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于磁性材料制备技术领域，尤其涉及一种四氧化三锰的制备方法，具体 为硫酸锰与碳酸铵制备四氧化三锰的方法。
【背景技术】
[0002] 四氧化三锰(Mn3O4)是一类重要的氧化物材料，在诸如催化、分离、电池、传感等领 域获得了广泛的应用。其中，Mn3O4可作为分解碳、氮氧化物的催化剂，选择性还原硝基苯的 催化剂，是生产新一代软磁材料的主要原料，使用高纯度的四氧化三锰作为原料可制备高 品质的锰锌铁氧体；可用于油漆或涂料中，加人四氧化三锰的油漆或涂料抗腐蚀性能得到 明显的提高；近年来Mn3O4也用于锂离子二次电池锂锰氧（LiMn2O4)电极制备的原料。
[0003] 随着电子产品的小型化和轻量化，要求电子器件的品质更优、性能更强，而制造高 品质的电子器件不仅与其制造工艺有关。而且与其生产所用的原材料密切相关。我国软磁 行业专家已普遍认为.原材料的质量已成为制备高档软磁铁氧体的一大障碍。因此为满足 生广尚品质猛梓铁氧体的要求，Mn3O4的质量也必须相应地提尚。
[0004]Mn3O4的制备有多种方法，从制备原理来分为两大类：一类是低价锰的氧化，一类 是高价锰的还原；按制备所需原料可分为金属锰法、高价锰氧化物法、碳酸锰法、锰盐法等； 另外从工艺和反应性质分为火法和湿法两大种。尽管制造Mn3O4的方法有多种，但由于在制 造过程中所需的原料来源、设备及生产出来的Mn3O4的质量等问题，使得绝大部分的方法为 实验方法。在实际生产中，目前国内主要是以电解金属锰为原料来生产Mn3O4，由于金属锰价 格昂贵，使得该法的生产成本高，效益差。在MnSO4溶液中Mn2+被直接氧化时，体系中存在大 量的SO广离子，SO广容易夹杂在产品中，而Mn3O4主要用于生产软磁铁氧体，大量的SO广离 子在高温时，容易发生分解，生成二氧化硫，容易腐蚀设备，影响产品的质量。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用硫酸锰与碳酸铵制备四氧 化三锰的方法。
[0006] 本发明提供的一种四氧化三锰的制备方法，所述方法依次按如下步骤进行： (1) 称取一定质量的硫酸锰和碳酸铵固体质量比为I:(1. 〇~1.6)，然后进行溶解、搅 拌，充分反应得到白色沉淀，静置2~3h; (2) 将步骤（1)所得沉淀物进行抽滤，并用蒸馏水洗涤沉淀物2~3次，再将抽滤得到的 沉淀物固体移至烧杯100mL中，按液固比为20:1加入去离子蒸馏水； (3 )将烧杯放入水浴锅中，温度控制在40°C~60 °C，采用同时滴加的方式加入PH为8~10 的氨水和质量分数为5~10%的双氧水，并用磁力搅拌棒搅拌，转速控制在100r~150r/min， 反应6~12h; (4)将步骤（3)得到的混合物过滤、洗绦，在110~120°C、真空条件下干燥，制备目标产 物四氧化三锰。
[0007] 进一步的所述的步骤（1)中硫酸锰与碳酸铵固体质量比为I:(1. 1~1. 5)。
[0008] 进一步的所述的步骤（3)中采用同时滴加氨水和双氧水且滴加速度为5~15d/ min〇
[0009] 本发明采用硫酸锰和碳酸铵反应生成碳酸锰，碳酸锰与双氧水在水浴加热条件下 进一步反应，得到Mn3O4，由于Mn3O4处在酸性溶液中且受热的条件下，易被氧气氧化成二氧 化锰，氨水为弱碱性溶液，有效防止Mn3O4被氧气氧化，氨水易分解呈水和氨气，对Mn304的 品质没有影响；反应最终得到的产物在真空条件下干燥，进一步Mn3O4防止被氧化成二氧化 猛。
[0010] 此外，步骤（1)反应生成的硫酸铵，易溶于水，同时碳酸铵为过量，生成的碳酸锰中 含有极少量的S0，，碳酸铵受热易分解，同样不会影响四氧化三锰产物的品质。
[0011] 该发明所提供的制备方法工艺流程简单，投资少，得到的四氧化三锰产物稳定，品 质高，经检测硫含量完全满足工业需求四氧化三锰的条件。
【具体实施方式】
[0012] 下面通过具体实施例对本发明进一步说明。
[0013] 实施例1 取硫酸锰晶体与碳酸铵质量比为1:1于烧杯中，加入去离子蒸馏水，搅拌，充分反应得 到白色沉淀，静置2h，进行抽滤，然后将固体洗涤3次；按上述步骤得到碳酸锰固体，将其浆 化，置于100mL烧杯中，按液固比为20:1加入去离子蒸馏水，pH为8.0的氨水、10%H202滴 加速度均为15d/min，并用磁力搅拌棒搅拌，转速控制在130r/min;采用水浴加热，温度为 40°C，反应8小时后，将得到的混合物过滤、洗涤，在IKTC、真空条件下干燥，制备目标产物 四氧化三锰，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其他的物理指标，见表2。
[0014] 实施例2同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其 他的物理指标，见表2。
[0015] 实施例3同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其 他的物理指标，见表2。
[0016] 实施例4同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其 他的物理指标，见表2。
[0017] 实施例5同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其 他的物理指标，见表2。
[0018] 实施例6同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其 他的物理指标，见表2。
[0019] 实施例7同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其 他的物理指标，见表2。
[0020] 实施例8同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其 他的物理指标，见表2。
[0021] 表1工艺参数
【主权项】
1. 一种四氧化三锰的制备方法，其特征在于所述方法依次按如下步骤进行： (1) 称取一定质量的硫酸锰和碳酸铵固体质量比为I :(1. 〇~1.6)，然后进行溶解、搅 拌，充分反应得到白色沉淀，静置2~3h ; (2) 将步骤（1)所得沉淀物进行抽滤，并用蒸馏水洗涤沉淀物2~3次，再将抽滤得到的 沉淀物固体移至烧杯100mL中，按液固比为20:1加入去离子蒸馏水； (3 )将烧杯放入水浴锅中，温度控制在40 °C ~60 °C，采用同时滴加的方式加入PH为8~10 的氨水和质量分数为5~10%的双氧水，并用磁力搅拌棒搅拌，转速控制在100r~150r/min， 反应6~12小时； (4)将步骤（3)得到的混合物过滤、洗绦，在110~120°C、真空条件下干燥，制备目标产 物四氧化三锰。
2. 根据权利要求1所述的四氧化三锰的制备方法，其特征在于所述的步骤（1)中硫酸 猛与碳酸按固体质量比为I : (I. 1~1. 5)。
3. 根据权利要求1或2所述的四氧化三锰的制备方法，其特征在于所述的步骤（3)中 采用同时滴加氨水和双氧水且滴加速度为5~15d/min。
【专利摘要】本发明公开了一种四氧化三锰的制备方法，属于磁性材料制备技术领域。具体步骤为：（1）称取硫酸锰和碳酸铵固体质量比为1：（1.0~1.6），溶解、搅拌，得到白色沉淀；（2）将步骤（1）所得沉淀物进行抽滤，洗涤沉淀物，再将抽滤得到的沉淀物固体移至烧杯100ml中，浆化；（3）将烧杯放入水浴锅中，采用同时滴加的方式加入PH为8~10的氨水和质量分数为5~10%的双氧水，反应6~12h；（4）将步骤（3）得到的混合物过滤、洗涤，在110~120℃、真空条件下干燥，制备目标产物四氧化三锰。本发明所提供的制备方法工艺流程简单，四氧化三锰产物稳定，经检测硫含量完全满足工业需求四氧化三锰的条件。
【IPC分类】C01G45-02
【公开号】CN104876274
【申请号】CN201510332782
【发明人】周明龙, 程晶晶, 张婷
【申请人】安徽机电职业技术学院
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月16日