一种制备Mn₃O₄晶须的方法

一种制备Mn₃O₄晶须的方法
【专利摘要】本发明属于新材料制备技术领域，具体为一种制备Mn3O4晶须的方法。该方法包括以下步骤：1）将硫酸锰、硫酸铵、十二烷基硫酸钠和邻磺酰苯甲酰亚胺按比例溶于蒸馏水中配置成镀液；2）采用镍箔作为基材，在镍箔上面电镀形成金属锰镀层；3）采用氧化法对含有金属锰镀层的镍箔进行氧化，得到四氧化三锰晶须。本制备工艺操作简单，但产物纯度较高。
【专利说明】
一种制备Mn3O4晶须的方法
技术领域
[0001]本发明属于新材料制备技术领域，具体为一种制备Mn3O4晶须的方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]Mn3O4的用途很广，在电子工业上，它是生产软磁铁氧体的原料，而软磁铁氧体则广泛地用作磁记录材料;在化学工业上，它可用作多种反应的催化剂。此外，Mn3O4还可用作某些油漆或涂料的色料，含有Mn3O4的油漆或涂料喷涂在钢铁上比含二氧化钛或氧化铁的油漆或涂料具有更好的抗腐蚀性能。此外，Mn3O4还可作为制备电池的正极活性材料尖晶石LiMn204的前驱物等。一维Mn3O4材料通常具有更好的光学、电学及力学特性，在催化、重离子吸附等方面具有广泛的应用。
[0004]国内外报道制备一维Mn3O4材料不是很多，CN200810103467.3采用化学气相沉积制备Mn3O4纳米线，CN201410472977采用水热法制备Mn3O4纳米棒，CN201410480565采用溶剂热法制备MmCU纳米线、棒；文献 “Preparat1n ofMn304 nanowires by calcining theprecursor powders synthesized in a novel inverse microemuls1n, AppliedPhysics A 76 (2003) 1117-1120”采用反相乳液法制备MmCk纳米线，文献“Preparat1nof Mn2〇3 and Mn3〇4 nanofibers via an electrospinning technique, Journal ofSolid State Chemistry 177 (2004) 2628-2631”采用静电纺丝法制备Mn3O4纳米线。这些方法虽然获得了纳米级的一维Mn3O4材料，但是要么工艺复杂，要么产物纯度不高，不利于产业化。
[0005]

【发明内容】

[0006]本发明正是针对以上技术问题，提供一种制备工艺简单，但产物纯度较高的制备Mn3O4晶须的方法。
[0007]本发明的具体技术方案如下:
一种制备MrwCU晶须的方法，其制备包括以下步骤为:
I)将硫酸锰、硫酸铵、十二烷基硫酸钠和邻磺酰苯甲酰亚胺按比例溶于蒸馏水中配置成镀液。其中，每升蒸馏水中含有硫酸锰100-250 g、硫酸铵50-150 g、十二烷基硫酸钠
0.5-2.0 g、邻磺酰苯甲酰亚胺0.2-1.0 go
[0008]2)采用镍箔作为基材，在镍箔上面电镀形成金属锰镀层。具体的电镀工艺为:采用铂电极作为阳极，镍箔作为阴极，采用稀硫酸和稀氢氧化钠溶液调节镀液pH值为3.0-5.0，镀液温度为20-40 0C，电流密度20-100 mA/cm2，在电镀过程中采用电磁搅拌镀液，搅拌速度50-150 rev/min，通电时间5-60 min。
[0009]3)采用氧化法对含有金属锰镀层的镍箔进行氧化，得到四氧化三锰晶须。具体的氧化工艺为:采用如图1所示实验装置，将含有金属锰镀层的镍箔放入管式炉中，抽真空排除炉内空气，然后以流量30-100 mL/min通入氩气;控制恒温水槽温度为10-30 V ；通入氩气半小时后，以100 °C/h的升温速率对管式炉升温至1000-1200°C，保温3-10 h，然后停止加热随炉冷却至室温，取出样品，镍箔表面金属锰被氧化为Mn3O4晶须。
[0010]本发明的积极效果体现在:
制备工艺简单，但产物纯度较高。
[0011]
【附图说明】
[0012]图1为传统的氧化装置结构示意图；
其中I一一氩气、2一一调节阀、3一一流量计、4---!'亘温水槽、5一一管式炉、6一一瓷盘、7 含有金属猛链层的银箔、8 真空栗。
[0013]图2为实施例2中制备得到的Mn3O4晶须SEM图图3为实施例3中制备得到Mn3O4丝的SEM图。
[0014]
【具体实施方式】
[0015]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
[0016]实施例1:
制备MmCU晶须的方法，其制备包括以下步骤为:
I)向IL容量的烧杯中盛入IL蒸馏水，依次加入150 g硫酸锰、100 g硫酸铵、1.5 g十二烷基硫酸钠和0.5 g邻磺酰苯甲酰亚胺，并不断搅拌直至所有固体溶化得到镀液。
[0017]2)将尺寸为1mmX 1mmX0.5mm的镍箔用800目砂纸打磨后，用丙酮清洗去除表面油污，再用蒸馏水冲洗，吹干后待用。
[0018]3)把第2)步得到镍箔作为阴极，采用铂电极作为阳极，在步骤I)中的镀液中进行电镀;采用直流稳压电源供电，通电前利用稀硫酸和稀氢氧化钠溶液调节镀液P H为3.0 -5.0，镀液温度为20-40°C ;通电后设置电流密度为20-100 mA/cm2，在电镀过程中采用电磁搅拌镀液，搅拌速度50-150 rev/min;通电时间5-60 min;通电结束后将含有锰镀层的镍箔取出，用蒸馏水清洗后吹干放入干燥箱中待用。
[0019]4)将步骤3)中得到的含有锰镀层的镍箔放入管式炉中，抽真空排除炉内空气，然后以流量50 mL/min通入氩气；控制恒温水槽温度为10-30 °C;通入氩气半小时后，以100°C/h的升温速率对管式炉升温至1000-1200°C，保温3-10 h，然后停止加热随炉冷却至室温，取出样品，镍箔表面金属锰被氧化为Mn3O4晶须。
[0020]实施例2:
将硫酸锰、硫酸铵、十二烷基硫酸钠和邻磺酰苯甲酰亚胺按配方溶于蒸馏水中配置成镀液。具体的配方为:硫酸锰150 g/L、硫酸铵100 g/L、十二烷基硫酸钠1.5 g/L、邻磺酰苯甲酰亚胺0.5 g/L。采用镍箔作为基材，在镍箔上面电镀形成金属锰镀层。具体的电镀工艺为:采用铂电极作为阳极，镍箔作为阴极，采用稀硫酸和稀氢氧化钠调节镀液pH为4.0，镀液温度为20 °C，电流密度40 mA/cm2，在电镀过程中采用电磁搅拌镀液，搅拌速度100 rev/min，通电时间30 min。采用氧化法对含有金属锰镀层的镍箔进行氧化，具体的氧化工艺为:采用如图1所示实验装置，将含有金属锰镀层的镍箔放入管式炉中，抽真空排除炉内空气，然后以流量50 mL/min通入氩气；控制恒温水槽温度为10 °C ;通入氩气半小时后，以100°C/h的升温速率对管式炉升温至1100°C，保温5 h，然后停止加热随炉冷却至室温，取出样品，银猜表面金属猛被氧化为MrwCU晶须，该晶须的SEM照片见图2，由图2可知，大部分晶须长度在0.4-1.2mm之间，直径在20-30μηι之间。
[0021]实施例3:
方法和配方均与实施例2保持一致，仅改变实施例2中的氩气，替换成氢气，这样则无法得到Mn3O4晶须，只能得到长度在5-15μπι之间，直径在0.5-1.5μπι之间且形状弯曲的Mn3O4丝，结果如图3所不。
【主权项】
1.一种制备Μη3θ4晶须的方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将硫酸锰、硫酸铵、十二烷基硫酸钠和邻磺酰苯甲酰亚胺按比例溶于蒸馏水中配置成镀液； 2)采用镍箔作为基材，在镍箔上面电镀形成金属锰镀层； 3)采用氧化法对含有金属锰镀层的镍箔进行氧化，得到四氧化三锰晶须。2.根据权利要求1所述的制备Mn3O4晶须的方法，其特征在于:步骤I)中所述的每升蒸馏水中含有硫酸锰100-250g、硫酸铵50-150g、十二烷基硫酸钠0.5_2.0g、邻磺酰苯甲酰亚胺0.2-1.0g。3.根据权利要求1所述的制备Mn3O4晶须的方法，其特征在于:步骤2)中所述的电镀，具体的电镀工艺为:采用铂电极作为阳极，镍箔作为阴极，采用质量百分含量为4%的稀硫酸和质量百分含量为4%的稀氢氧化钠溶液调节镀液pH值为3.0-5.0，镀液温度为20-40°C，电流密度20-100 mA/cm2，在电镀过程中采用电磁搅拌镀液，搅拌速度50-150 rev/min，通电时间5-60 min04.根据权利要求1所述的制备Mn3O4晶须的方法，其特征在于:步骤3)中所述的氧化，具体的氧化工艺为:将含有金属锰镀层的镍箔放入管式炉中，抽真空排除炉内空气，然后以流量30-100 mL/min通入氩气;控制恒温水槽温度为10-30°C ;通入氩气半小时后，以100 °C/h的升温速率对管式炉升温至1000-1200°C，保温3-10 h，然后停止加热随炉冷却至室温，取出样品，镍箔表面金属猛被氧化为Μη3θ4晶须。
【文档编号】C25D3/54GK105862134SQ201610208687
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】杨瑞嵩, 王鹏, 王静婷, 杨杰, 何勇
【申请人】四川理工学院