专利名称：低温酸溶液中制备不同晶型纳米二氧化锰的方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米二氧化锰的制备方法，具体是涉及一种利用 液相氧化还原机理，在低温常压条件下，以高锰酸钾为原料在酸溶液 环境中制备不同晶型和不同形貌纳米二氧化锰的方法。
背景技术：
二氧化锰是一种性能优良、价格低廉、环境友好的重要工业原料。 纳米二氧化锰除具有离子交换、分子吸附性能以及优越的电化学性能
外，同时由于高比表面积和化学活性，因此具有更加优越的性能，广 泛应用于环保材料、生物传感器、锌锰电池、锂离子电池以及超级电 容器电极材料等领域。
二氧化锰的晶型结构复杂，制备方法也多种多样。常规的纳米二 氧化锰制备以水热法为主，但此方法反应需在高温高压下进行，对设 备的要求较高，制备周期较长，成本过高，不利于大规模生产。而在 常温常压下利用氧化还原原理，液相沉淀制备出纳米二氧化锰大多为 混合晶型且结晶度较差。对于低温常压条件下，酸溶液环境中，利用 液相氧化还原反应制备纳米二氧化锰的方法还鲜有报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术难以适应工业化大规模生产而提 供的一种低温酸溶液中制备不同晶型纳米二氧化锰的方法，是以高锰酸钾为锰源，在酸性条件下，实现对不同晶型二氧化锰的选择合成。 本发明所采用的技术原理
以高锰酸钾为锰源，于酸性溶液中，在低温条件下反应，控制反 应温度、酸浓度、反应物摩尔配比、反应时间等工艺参数，然后将沉 淀经过滤、洗涤、干燥，可制备出球状S-Mn02或线状a-Mn02。
本发明所采用的技术方案是取浓度为0.1 50mol/L酸溶液， 然后按高锰酸钾与酸的摩尔比为1 : 1 1 :200的比例量取高锰酸 钾，配制高锰酸钾水溶液；将高锰酸钾水溶液与酸溶液混合后在常温 或10(TC以下反应0.5 24小时，然后将沉淀经过滤、洗涤、干燥， 可选择性制备出单一 晶型的花球状S型纳米二氧化锰或线状oc型纳米 二氧化锰。
所述酸是指无机酸或有机酸。
所述无机酸是盐酸、硝酸或硫酸。
所述有机酸是醋酸。
本发明采用高锰酸钾和酸溶液为原料，在低温的条件下，制备出 了单一晶型的S型纳米二氧化锰或a型纳米二氧化锰，工艺简单，成 本低，对设备的要求低，具有反应条件温和、产品质量稳定等特点，
适用于大规模工业化生产，可广泛应用于纳米二氧化锰的制备和应用 领域及与其相关基础理论研究。
图1是实施例1中所制备的5-Mn02X射线衍射图。 图2是实施例1中所制备的S-Mn02透射电镜照片图。图3是实施例2中所制备的ct-Mn02X射线衍射图。 图4是实施例2中所制备的a-Mn02透射电镜照片图。 图5是实施例5中所制备的S-Mn02透射电镜照片图。 图6是实施例6中所制备的a-Mn02透射电镜照片图。 图7是实施例7中所制备的S-Mn02透射电镜照片图。
具体实施例方式
下面给出实施例以对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是 以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保 护范围的限制，本领域的技术熟练人员根据上述本发明的内容对本发 明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
实施例一
本实施例是以高锰酸钾和盐酸为原料。
称取5 g高锰酸钾溶于适量蒸馏水中，放入恒温水浴加热锅中搅 拌并加热保持恒温为60 °C ，量取16 g盐酸并加入蒸馏水将盐酸浓度 稀释为1 mol/L，缓慢滴加入高锰酸钾水溶液，反应至溶液澄清后， 用蒸馏水过滤、洗涤，干燥。产物经X射线衍射分析鉴定为S型纳 米二氧化锰。在同样条件下，反应温度为室温、70°C、 80°C、卯"C或 盐酸浓度小于(不包括)4 mol/L,均可得到S型纳米二氧化锰，根 据反应温度和盐酸浓度的不同，产物结晶度略有不同。
实施例二
本实例是以高锰酸钾和盐酸为原料。
称取5 g高锰酸钾溶于适量蒸馏水中，放入恒温水浴加热锅中搅拌并加热保持恒温为80°C，量取16 g盐酸并加入蒸馏水将盐酸浓度 稀释为4 mol/L，缓慢滴加入高锰酸钾水溶液，反应至溶液澄清后， 用蒸馏水过滤、洗涤，干燥后获得棕黑色粉末。产物经X射线衍射 分析鉴定为a型纳米二氧化锰。在同样条件下，反应温度为85°C、 90°C、 95t:或盐酸浓度不小于4mol/L，均可得到a型纳米二氧化锰， 根据反应温度和盐酸浓度的不同，产物长径比略有不同。 实施例三
本实施例是以高锰酸钾和醋酸为原料。
量取60 g醋酸并加入蒸馏水将醋酸浓度稀释为5 mol/L，放入恒 温水浴加热锅中搅拌并加热保持恒温为85°C，称取4 g高锰酸钾溶于 适量蒸馏水中，缓慢滴加入醋酸水溶液，反应时间1.5小时，用蒸馏 水过滤、洗涤，干燥后获得棕黑色粉末。产物经X射线衍射分析鉴 定为S型纳米二氧化锰。在同样条件下，反应温度为75°C、 95°C， 均可得到S型纳米二氧化锰，根据反应温度和醋酸浓度的不同，产物 结晶度略有不同。
实施例四
本实施例是以高锰酸钾和醋酸为原料。
量取90g醋酸并加入蒸馏水将醋酸浓度稀释为10md/L，放入恒 温水浴加热锅中搅拌并加热保持恒温为95°C，称取4 g高锰酸钾溶于 适量蒸馏水中，缓慢滴加入醋酸水溶液，反应时间1.5小时，用蒸馏 水过滤、洗涤，干燥后获得棕黑色粉末。产物经X射线衍射分析鉴 定为a型纳米二氧化锰。实施例五
本实施例是以高锰酸钾和硫酸为原料。
量取41g硫酸并加入蒸馏水将硫酸浓度稀释为2 mol/L，放入恒 温水浴加热锅中搅拌并加热保持恒温为55°C，称取3 g高锰酸钾溶于 适量蒸馏水中，缓慢滴加入硫酸水溶液，反应时间l小时，用蒸馏水 过滤、洗涤，干燥后获得棕黑色粉末。产物经X射线衍射分析鉴定 为5型纳米二氧化锰。在同样条件下，反应温度为室温、60°C、 70°C、 80°C、 9(TC或硫酸浓度小于(不包括)4 mol/L，均可得到S型纳米 二氧化锰，根据反应温度和硫酸浓度的不同，产物结晶度略有不同。
实施例六
本实施例是以高锰酸钾和硫酸为原料。
量取44g硫酸并加入蒸馏水将硫酸浓度稀释为4 mol/L，放入恒 温水浴加热锅中搅拌并加热保持恒温为95°C，称取3 g高锰酸钾溶于 适量蒸馏水中，缓慢滴加入硫酸水溶液，反应时间l小时，用蒸馏水 过滤、洗涤，干燥后获得棕黑色粉末。产物经X射线衍射分析鉴定 为cx型纳米二氧化锰。
实施例七
本实施例是以高锰酸钾和硝酸为原料。
量取40g硝酸并加入蒸馏水将硝酸浓度稀释为2 mol/L，放入恒 温水浴加热锅中搅拌并加热保持恒温为70°C，称取3 g高锰酸钾溶于 适量蒸馏水中，缓慢滴加入硝酸水溶液，反应时间l小时，用蒸馏水 过滤、洗涤，干燥后获得棕黑色粉末。产物经X射线衍射分析鉴定为S型纳米二氧化锰。在同样条件下，反应温度为室温、65°C、 75°C、 80°C、 90°C，均可得到S型纳米二氧化锰，根据反应温度和硝酸浓度 的不同，产物结晶度略有不同。 实施例八
本实施例是以高锰酸钾和硝酸为原料。
量取156g硝酸并加入蒸馏水将硝酸浓度稀释为8mol/L，放入恒 温水浴加热锅中搅拌并加热保持恒温为90°C，称取3 g高锰酸钾溶于 适量蒸馏水中，缓慢滴加入硝酸水溶液，反应时间l小时，用蒸馏水 过滤、洗涤，干燥后获得棕黑色粉末。产物经X射线衍射分析鉴定 为a型纳米二氧化锰。
权利要求
1、一种低温酸溶液中制备不同晶型纳米二氧化锰的方法，其特征在于取浓度为0.1～50mol/L酸溶液，然后按高锰酸钾与酸的摩尔比为1∶1～1∶200的比例量取高锰酸钾，配制高锰酸钾水溶液；将高锰酸钾水溶液与酸溶液混合后在常温或100℃以下反应0.5～24小时，然后将沉淀经过滤、洗涤、干燥，可选择性制备出单一晶型的花球状δ型纳米二氧化锰或线状α型纳米二氧化锰。
2、 根据权利要求1所述的低温酸溶液中制备不同晶型纳米二氧 化锰的方法，其特征在于所述酸是指无机酸或有机酸。
3、 根据权利要求1所述的低温酸溶液中制备不同晶型纳米二氧 化锰的方法，其特征在于所述无机酸是盐酸、硝酸或硫酸。
4、 根据权利要求1所述的低温酸溶液中制备不同晶型纳米二氧 化锰的方法，其特征在于所述有机酸是醋酸。
全文摘要
本发明公开了一种低温酸溶液中制备不同晶型纳米二氧化锰的方法，是将高锰酸钾与酸溶液混合，在低于100℃温度条件下反应，然后将沉淀经过滤、洗涤、干燥，从而制备出不同晶型和不同形貌的纳米二氧化锰。本发明采用高锰酸钾和酸溶液为原料，在低温条件下，制备出了单一晶型的δ型纳米二氧化锰或α型纳米二氧化锰，成本低，工艺简单，对设备的要求不高，具有反应条件温和、产品质量稳定等特点，适用于大规模工业化生产，可广泛应用于纳米二氧化锰的制备和应用领域及与其相关基础理论研究。
文档编号C01G45/02GK101597086SQ200910139589
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者朱素娟, 玲 李, 李建保, 昊 杨, 威 许, 永 陈, 陈润六, 马艳平 申请人:海南大学