專利名稱：納米磷酸錳的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米磷酸錳的制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近幾十年，納米材料引起了人們很大的關(guān)注，它在存儲設(shè)備、光電子學(xué)、電子學(xué)等方面起到了重要的作用。近來，金屬磷酸鹽的制備廣受關(guān)注.因?yàn)榱姿猁}結(jié)構(gòu)的多祥性，不僅可以做吸附劑、催化劑、催化劑載體、離子交換劑，而且在耐熱、耐摩擦等方面有潛在的應(yīng)用前景，還被廣泛應(yīng)用于非線性的光學(xué)材料、傳感器、分子識別和磁材料等方面。多種磷酸鹽如GeP04、NiPO4, BiPO4, CoPO4, MoPO4等已經(jīng)被相關(guān)文獻(xiàn)報道。
錳元素的化合價比較多，Mn3+或Mn+都被廣泛應(yīng)用于電池和催化過程中。目前，有關(guān)三價磷酸錳的化合物如 MnPO4 0. 962D20 0. 038H20, H2MnP3O10 2H20, MnP3O9, MnPO4 H2O,NH4Mn2O(PO4) (HPO4) H2O和MnHP2O7等已被制備和表征。但是在研究磷酸錳的制備過程中，發(fā)現(xiàn)通常用水熱方法、高溫方法或者自然條件下合成磷酸錳和水合磷酸錳。水熱反應(yīng)可以降低體系黏度，加劇擴(kuò)散過程，但是在溶液中低濃度的Mn3+和Mn4+在合成高質(zhì)量磷酸錳晶體上存在困難；高溫合成方法又會使Mn3+或Mn4+很容易被還原為Mn2+ ；自然條件下合成的磷酸錳的純度比較低。本發(fā)明在常壓下，以常見的高錳酸鉀、磷酸、草酸等通過氧化還原方法合成磷酸錳。該發(fā)明反應(yīng)條件溫和，エ藝簡単，能耗低污染少，所得納米磷酸錳純度高，分散性好，粒徑分布較均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特點(diǎn)在于高錳酸鉀和磷酸作為原料，在強(qiáng)酸條件下用草酸還原；產(chǎn)品的分散性好、純度高；產(chǎn)品呈棒狀或顆粒狀。本發(fā)明所述的納米磷酸錳制備方法，關(guān)鍵之ー在于高錳酸鉀還原過程的酸度控制，解決的辦法是強(qiáng)酸條件下將高錳酸鉀滴加到磷酸、草酸、硫酸的混合溶液中，同時保持反應(yīng)過程溶液為酸性；關(guān)鍵之ニ在于控制滴加過程水浴溫度，低于40°C得到純度高的磷酸錳納米顆粒，高于60°C得到純度高的磷酸錳納米棒。本發(fā)明的技術(shù)方案是在水浴下，將高錳酸鉀滴到磷酸、草酸、硫酸的混合溶液中，滴加完畢，恒溫靜置24小時以上，離心并用水洗滌3次，80°C干燥可得到磷酸錳的納米棒或納米顆粒。反應(yīng)方程為2Mn04>5C2042>16H+ — 2Mn2++10C02 t +8H20Mn04>4Mn2++5P043>8H+ — 5MnP04+4H20本發(fā)明中用硫酸調(diào)節(jié)混合溶液H+濃度為0. 4 3mol/L。本發(fā)明高錳酸鉀的濃度在0. 05 0. 25mol/L，草酸根離子濃度在0. I 0. 5mol/L，反應(yīng)過程必須保證高錳酸鉀和草酸按計量比I : 2反應(yīng)。本發(fā)明滴加溫度為10 100°C，恒溫靜置溫度為100 200°C。


圖I為實(shí)施例一制備的磷酸錳納米棒的X光衍射譜(XRD)。圖2為實(shí)施例一制備的磷酸錳納米棒的透射電鏡(TEM)照片。圖3為實(shí)施例ニ制備的磷酸錳納米顆粒的XRD譜圖。圖4為實(shí)施例ニ制備的磷酸錳納米顆粒的TEM照片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I在80°C水浴下，將IOOmlO. 2mol/L的高錳酸鉀溶液滴加在IOOml攪拌著的磷酸、草酸、硫酸混合水溶液中，草酸根離子濃度為0. 4mol/L，硫酸濃度為lmol/L，磷酸濃度為 0. 2mol/L ;滴加完畢，在120°C恒溫靜止48小吋，離心并用水洗滌3次，80°C干燥可得到產(chǎn)品。XRD表征顯示該產(chǎn)品為磷酸錳(附圖I所示)，樣品的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片吻合較好，且樣品衍射強(qiáng)度較大且沒有明顯的雜峰出現(xiàn)，表明產(chǎn)品的純度較高且結(jié)晶度好。圖2的樣品TEM顯示該樣品呈棒狀，納米棒直徑9 23nm，平均直徑16nm。實(shí)施例2在80°C水浴下，將IOOmlO. lmol/L的高錳酸鉀溶液滴加在IOOml攪拌著的磷酸、草酸、硫酸混合水溶液中，草酸根離子濃度為0. 2mol/L，硫酸濃度為lmol/L，磷酸濃度為0. lmol/L ;滴加完畢，在120°C恒溫靜止48小吋，離心并用水洗滌3次，80°C干燥可得到產(chǎn)品。XRD表征顯示該產(chǎn)品為磷酸錳(附圖3所示)，樣品的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片吻合較好，且樣品衍射強(qiáng)度較大且沒有明顯的雜峰出現(xiàn)，表明產(chǎn)品的純度較高且結(jié)晶度好。但對比水浴80°C峰強(qiáng)度，結(jié)晶度稍低。圖4的樣品TEM顯示該樣品呈顆粒狀，粒徑大小分布在18 95nm,平均粒徑61nm。
權(quán)利要求
1.一種磷酸錳的制備方法，其特征在于在水浴下，將高錳酸鉀溶液滴加在攪拌著的磷酸、草酸、硫酸的混合水溶液中，滴完之后，恒溫靜置24小時以上，然后離心并用蒸餾水洗滌3次，80°C干燥可得到磷酸錳的納米棒或納米顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米磷酸錳的制備方法，其特征在于高錳酸鉀的濃度在0.05 0. 25mol/L,草酸根離子濃度在0. I 0. 5mol/L,反應(yīng)過程必須保證高錳酸鉀和草酸按計量比I : 2反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米磷酸錳的制備方法，其特征在于硫酸調(diào)節(jié)混合溶液氫離子濃度為0. 4 3mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米磷酸錳的制備方法，其特征在于滴加高錳酸鉀時溫度保持在10 100°C，恒溫靜置的溫度保持在100 200°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米磷酸錳的制備方法，其特征在于滴加高錳酸鉀時溫度低于40°C，制得磷酸錳納米顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米磷酸錳的制備方法，其特征在于滴加高錳酸鉀時溫度高于60°C，制得磷酸錳納米棒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米磷酸錳的制備方法。在水浴下，將高錳酸鉀滴到磷酸、草酸、硫酸的混合的溶液中，滴加完畢后恒溫靜置24小時以上，離心并用水洗滌3次，80℃干燥可得到磷酸錳的納米棒或納米顆粒。該發(fā)明反應(yīng)條件溫和，工藝簡單，能耗低污染少，所得納米磷酸錳純度高，分散性好，粒徑分布較均勻。
文檔編號C01B25/37GK102849715SQ20121038281
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者余建國, 范俊琴, 金池, 趙永男, 薛旭飛 申請人:天津工業(yè)大學(xué)