專利名稱：高純四方相γ－三氧化二錳納米晶及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及γ-三氧化二錳納米晶及其制備方法，以及其分子單層膜的制備方法。
據(jù)英國《晶體生長雜志》(J.of Crystal Growth)1997年180卷280至283頁報(bào)道，在一定pH值和表面活性劑十八烷基磺酸鈉存在下，用雙氧水氧化二氯化錳溶液產(chǎn)生沉淀，該沉淀為非晶態(tài)，將該沉淀在高溫下退火結(jié)晶，能得到尺寸在20納米至50納米的四方相γ-三氧化二錳納米晶，但該納米晶的顆粒大小不均勻，且因添加的表面活性劑在高溫下會(huì)分解成無機(jī)鹽而使產(chǎn)物不純。該方法控制條件苛刻，生產(chǎn)成本較高，尚停留在實(shí)驗(yàn)室探討階段。
國內(nèi)外文獻(xiàn)中雖有不少氧化錳生產(chǎn)工藝的報(bào)道，但未見除上述以外有其它關(guān)于高純四方相γ-三氧化二錳納米晶生產(chǎn)工藝的報(bào)道。
日本專利JP57209833A2顯示，高純的氧化錳材料是電子工業(yè)生產(chǎn)軟磁材料的重要原料之一。
據(jù)專利號(hào)為EP0345695、JP07060123A2和JP06126179A2的文獻(xiàn)顯示，三氧化二錳是去除廢氣中的CO、SO2、NO等氣體的重要催化劑，由于納米材料的巨大比表面積和高表面活性，若用三氧化二錳納米晶替代原有大顆粒的三氧化二錳，其催化性能肯定能大幅提高。
本發(fā)明提供一種高純四方相γ-三氧化二錳納米晶及其制備方法，以及其分子單層膜的制備方法。
本發(fā)明的高純四方相γ-三氧化二錳納米晶的制備方法，其特征在于將高錳酸鉀和水合肼反應(yīng)，產(chǎn)生土黃色沉淀，收集沉淀并烘干，即可得到高純四方相γ-三氧化二錳納米晶；其反應(yīng)式為。
由上述制備方法獲得的高純四方相γ-三氧化二錳納米晶，特征在于該納米晶的粒徑分布在10-15納米，顆粒度均勻，純度達(dá)99％以上。
本發(fā)明高純四方相γ-三氧化二錳納米晶的分子單層膜的制備方法，其特征在于將四方相γ-三氧化二錳納米晶粒均勻分散于有機(jī)溶液中，將此含有γ-三氧化二錳納米晶粒的溶劑涂覆于襯底上，待有機(jī)溶劑揮發(fā)完畢，襯底表面形成均勻的γ-三氧化二錳的分子單層膜。
所述有機(jī)溶劑包括無水乙醇、丙酮。
由于本發(fā)明采用水合肼還原高錳酸鉀，反應(yīng)速度快，可在常溫下直接得到晶化的γ-三氧化二錳納米晶；采用本發(fā)明方法反應(yīng)物中不用加表面活性劑，因而產(chǎn)物的純度非常高，能達(dá)到99％以上；本發(fā)明只需普通的化工生產(chǎn)設(shè)備，不需其它輔助手段，因而控制方法方便容易、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；且兩種起始反應(yīng)物都是普通的化工原料，成本低、工業(yè)生產(chǎn)投資少、能耗低、產(chǎn)率高，錳的轉(zhuǎn)化率達(dá)百分之九十九以上，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的四方相γ-三氧化二錳納米晶純度高，粒徑分布窄，顆粒規(guī)則、顆粒度均勻，不易氧化，不易吸濕，便于貯存。由于納米材料具有巨大比表面積和高表面活性，具有特有的表面效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，量子效應(yīng)等獨(dú)特性能，因此本發(fā)明的高純四方相γ-三氧化二錳納米晶特別適用于制作軟磁性材料如高頻轉(zhuǎn)換器、磁頭、錳鋅鐵氧體磁芯，鋰電池和錳干電池中的陽電極材料以及用于去除廢氣中的CO、SO2、NO等氣體的催化劑。
附

圖1是本發(fā)明四方相γ-三氧化二錳納米晶的X射線衍射圖譜；圖2是本發(fā)明納米晶放大15萬倍的透射電鏡照片。
下面是本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1高純四方相γ-三氧化二錳納米晶的制備將高錳酸鉀配制成0.2M的水溶液，邊攪拌邊滴加濃度為85％(wt)的水合肼溶液，即產(chǎn)生土黃色沉淀，繼續(xù)滴加到高錳酸鉀溶液的紫紅色完全退去，反應(yīng)結(jié)束；收集沉淀并烘干即可得到產(chǎn)物。
用X射線衍射和透射電鏡對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。
圖1是本發(fā)明產(chǎn)物的X射線衍射圖譜。該圖譜的橫坐標(biāo)為2θ角度，縱坐標(biāo)為衍射的相對(duì)強(qiáng)度。將該圖譜與粉末衍射卡片JCPDS18-803相比較，圖譜中所有的衍射峰均能同粉末衍射卡片JCPDS18-803相對(duì)應(yīng)，證明產(chǎn)物為四方相γ-三氧化二錳。從圖譜中可以看到，除γ-三氧化二錳的衍射峰外，并無其它雜峰出現(xiàn)，說明產(chǎn)物的純度非常高，純度在百分之九十九以上。從圖譜中還可以看到γ-三氧化二錳的X射線衍射峰的寬化，從寬化峰的半寬峰可計(jì)算出該產(chǎn)物為納米級(jí)，并且在10-15納米。
圖2是本發(fā)明產(chǎn)物放大15萬倍的透射電鏡照片。從電鏡照片可以看到，本發(fā)明產(chǎn)物無團(tuán)聚，顆粒規(guī)則、均勻，單個(gè)顆粒尺度在10-15個(gè)納米。
由此說明，本發(fā)明產(chǎn)物是高純度的四方相γ-三氧化二錳的納米晶。
實(shí)施例2高純四方相γ-三氧化二錳納米晶的分子單層膜的制備本發(fā)明產(chǎn)物四方相γ-三氧化二錳納米晶粒很容易均勻分散于有機(jī)溶液(如無水乙醇、丙酮)中，將此含有γ-三氧化二錳納米晶粒的、濃度為10％(wt)的溶劑涂覆于襯底上，待有機(jī)溶劑揮發(fā)完畢，該襯底表面能形成均勻的γ-三氧化二錳的分子單層膜。
按上述同樣的方法，另分別采用了濃度為1％(wt)、5％(wt)和15％(wt)的溶劑涂覆于襯底上，該襯底表面也都能形成均勻的γ-三氧化二錳的分子單層膜。
權(quán)利要求
1.一種高純四方相γ-三氧化二錳納米晶的制備方法，其特征在于將高錳酸鉀和水合肼反應(yīng)，產(chǎn)生土黃色沉淀，收集沉淀并烘干，即可得到高純四方相γ-三氧化二錳納米晶；其反應(yīng)式為。
2.一種高純四方相γ-三氧化二錳納米晶，特征在于該納米晶的粒徑分布在10-15納米，顆粒度均勻，純度達(dá)99％以上。
3.一種高純四方相γ-三氧化二錳納米晶的分子單層膜的制備方法，其特征在于將四方相γ-三氧化二錳納米晶粒均勻分散于有機(jī)溶液中，將此含有γ-三氧化二錳納米晶粒的溶劑涂覆于襯底上，待有機(jī)溶劑揮發(fā)完畢，襯底表面形成均勻的γ-三氧化二錳的分子單層膜。
全文摘要
本發(fā)明高純四方相γ－三氧化二錳納米晶及其制備方法,特征在于將高錳酸鉀和水合肼反應(yīng),收集沉淀并烘干;所得納米晶粒徑分布在10－15納米,顆粒度均勻,純度達(dá)99%,不易氧化,不易吸濕,便于貯存;適用于制作軟磁性材料如高頻轉(zhuǎn)換器、磁頭、錳鋅鐵氧體磁芯,以及鋰電池和錳干電池中的陽電極材料和用于去除廢氣中的CO、SO
文檔編號(hào)C01G45/02GK1359854SQ0013543
公開日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2000年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月19日
發(fā)明者桂宙, 樊榮, 胡源, 陳仙輝 申請(qǐng)人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)