多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬無機非金屬材料制備領域，尤其涉及一種多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法，其以可溶性二價錳鹽和可溶性磷酸鹽按照一定比例在醇/水混合溶液中均勻溶解，充分攪拌混和反應后，接續(xù)在醇/水混合溶液中進行水熱反應、過濾、洗滌、干燥即得目的產(chǎn)物。本發(fā)明工藝簡便易行、純度高、產(chǎn)品制備成本低，且產(chǎn)品均一性、分散性較好,所得產(chǎn)品具有多種形貌的微米晶體，實現(xiàn)了形貌可控制合成過程。本發(fā)明所制備的多種形貌的堿式磷酸錳微晶可以廣泛應用于化工、電子、建筑、玻璃、陶瓷，光催化消毒等工業(yè)領域。
【專利說明】多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無機非金屬材料的制備【技術領域】，具體地說是涉及多形貌堿式磷酸錳的制備方法。
【背景技術】
[0002]堿式磷酸猛或稱為羥基磷酸鹽，分子式:Mn2 (OH) PO4 ;英文名稱=DimanganeseHydroxide Phosphate (V)。堿式磷酸猛是一種重要的無機鹽產(chǎn)品，是制備磷酸猛或焦磷酸錳鹽的主要前驅(qū)物，廣泛的應用于磁性材料，陶瓷釉料，飼料添加劑，磷化工業(yè)等。微納米功能材料的物理化學性質(zhì)在很大程度上取決于它們的結(jié)晶形貌和尺寸大小。在微觀尺度下對微晶形貌和粒徑大小進行控制已成為一個十分重要的研究領域，有助于進一步探索材料的結(jié)晶形態(tài)對材料的物理和化學性質(zhì)的影響，深化對材料性能的研究。目前，堿式磷酸錳的研究主要集中在沉淀法制備堿式磷酸錳的研究上，關于堿式磷酸錳的形貌控制合成方面的研究比較少，而且制備方法復雜，產(chǎn)品質(zhì)量不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術的不足之處而提供一種工藝簡單，目的產(chǎn)物收率高，工藝易操作，制備成本低，產(chǎn)品純度高，分散性好，形貌可控的制備堿式磷酸錳微晶體方法。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。
[0005]一種多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法，其將可溶性二價錳鹽和可溶性磷酸鹽在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌并進行水熱反應，經(jīng)過濾、洗滌、干燥即得目的產(chǎn)物。
[0006]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的可溶性二價錳鹽為氯化錳、硫酸錳、硝酸錳或乙酸錳中的一種或兩種以上的混合物。
[0007]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的可溶性磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫二銨、磷酸氫二鉀、磷酸二氫銨或磷酸二氫鉀中的一種或兩種以上的混合物。
[0008]進一步地，本發(fā)明所述的醇/水混合溶液中的醇為甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、異丙醇中的一種或兩種以上的混合物，且醇/水的體積比為1: 0.01~50。
[0009]更進一步地，本發(fā)明所述的可溶性二價錳鹽的摩爾濃度為0.01~I mol/L。
[0010]另外，本發(fā)明所述的可溶性二價錳鹽與可溶性磷酸鹽的摩爾比為1: 0.1~10。
[0011]其次，本發(fā)明所述的水熱反應溫度在150~250 ° C，反應時間為6~48小時。
[0012]最后，本發(fā)明在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌反應后，接續(xù)在醇/水混合溶液中進行水熱反應，經(jīng)過濾、洗滌、干燥即得目的產(chǎn)物；所述的干燥時間為10~20小時，干燥溫度為100~200 ° C。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下特點。
[0014](I)堿式磷酸錳的傳統(tǒng)方法工藝復雜，不能達到形貌控制合成。本發(fā)明工藝路線簡單，制備成本低，操作容 易控制，具有較高的生產(chǎn)效率，通過條件溶劑的組成實現(xiàn)了對堿式磷酸錳微晶的形貌控制合成。[0015](2)本發(fā)明制備的目的產(chǎn)物多形貌堿式磷酸錳微晶，其純度高(96%~99%)，雜質(zhì)含量低，分散性好(通過SEM圖可以看出)，具有規(guī)則的微晶形貌，可滿足工業(yè)應用領域?qū)A式磷酸錳微晶產(chǎn)品的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的保護范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。 [0017]圖1為本發(fā)明所制備的堿式磷酸錳微晶的X射線衍射圖。
[0018]圖2-1及圖2-2為本發(fā)明所制備的堿式磷酸錳微晶的SEM形貌圖。
[0019]圖3-1、圖3-2及圖3-3為本發(fā)明所制備的堿式磷酸錳微晶的SEM形貌圖。
[0020]圖4-1、圖4-2及圖4-3為本發(fā)明所制備的堿式磷酸錳微晶的SEM形貌圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明以可溶性二價錳鹽和可溶性磷酸鹽為原料，將錳鹽和可溶性磷酸鹽按照一定比例在醇/水混合溶液中均勻溶解，充分攪拌反應，接續(xù)在醇/水混合溶液中進行水熱反應(溫度在150~250 ° C，時間為6~48小時)。過濾、洗滌、干燥后即得目的產(chǎn)物。其制備步驟是。
[0022](I)將可溶性二價錳鹽和磷酸鹽均配成0.01~1.0 mol/L的醇水混合溶液，在室溫下將磷酸鹽緩慢滴加到錳鹽溶液中，可溶性磷酸鹽的加入量，錳鹽/磷酸鹽按照1:0.1~10的摩爾比計，以60~120轉(zhuǎn)/分攪拌速度攪拌反應30~60分鐘。
[0023](2)將得到的混和溶液在一定溫度下,進行水熱反應,水熱反應溫度在150~250° C，水熱反應時間為6~48小時。
[0024](3)水熱反應結(jié)束，自然冷卻至室溫后，將反應得到的產(chǎn)品過濾后放入烘箱中，在100~200 ° C條件下，干燥10~20小時，即制得堿式磷酸錳微晶材料。
[0025](4)利用所制備的堿式磷酸錳微晶材料作為光催化劑(1.5g/L)，降解20mg/L的甲基橙溶液。光催化實驗中所用光源為300W高壓氙燈(裝有濾波片，只能通過MOOnm的光)。照射之前，含有催化材料的甲基橙溶液在黑暗中攪拌30分鐘，達到吸附平衡后進行光照。用分光光度計測定甲基橙染料濃度變化。
[0026]圖1為本發(fā)明所制備的堿式磷酸錳微晶的X射線衍射圖。
[0027]參見圖2-1、圖2-2、圖3-1、圖3-2、圖3-3、圖4-1、圖4-2、圖4-3所示,為本發(fā)明所制備的堿式磷酸錳微晶進行的掃描電鏡(SEM)分析，其結(jié)果是，所得產(chǎn)品堿式磷酸錳微晶在不同的實驗條件下，所制備的堿式磷酸錳微晶具有不同的形貌，實現(xiàn)了形貌控制合成。
[0028]實施例1。
[0029]將濃度為0.3 mol/L氯化錳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.3 mol/L磷酸氫二銨的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:20體積比配制的，氯化錳/磷酸氫二銨以1:1的摩爾比計，以70轉(zhuǎn)/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在200 ° C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在150 ° C條件下干燥10小時，得到堿式磷酸錳微晶材料。SEM圖參見圖2-1和圖2-2，可以看出微晶的形貌是六棱柱形貌，六棱柱的長度100~200 mm,六邊形的邊長10~20 mm。
[0030]實施例2。
[0031]將濃度為0.1 mol/L乙酸錳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.1 mol/L磷酸氫二銨的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:20體積比配制的，乙酸錳/磷酸氫二銨以1:1的摩爾比計，以70轉(zhuǎn)/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在220 ° C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在180 ° C條件下干燥10小時，得到堿式磷酸錳微晶材料。形貌SEM圖參見圖3-1、圖3-2和圖3-3，可以看出微晶的形貌是由納米片組裝成的花狀形貌，花的尺寸5~20 mm。
[0032]實施例3。
[0033]將濃度為0.1 mol/L硝酸錳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.1 mol/L磷酸氫二鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙二醇和水按照1:20體積比配制的，硝酸錳/磷酸氫二鈉以1:2的摩爾比計，以70轉(zhuǎn)/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在200 ° C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在150 ° C條件下干燥10小時，得到堿式磷酸錳微晶材料。形貌SEM圖參見圖4-1、圖4-2和圖4-3，可以看出微晶的形貌是由微米片組裝成的花狀形貌，花的尺寸10~30 mm。
[0034]以上所述僅為 本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:將可溶性二價錳鹽和可溶性磷酸鹽在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌反應后，接續(xù)在醇/水混合溶液中進行水熱反應，即得目的產(chǎn)物。
2.根據(jù)權利要求1所述的多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述可溶性二價錳鹽為氯化錳、硫酸錳、硝酸錳或乙酸錳中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據(jù)權利要求2所述的多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述可溶性磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸氫二銨、磷酸氫二鉀、磷酸二氫銨或磷酸二氫鉀中的一種或兩種以上的混合物。
4.根據(jù)權利要求3所述的多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述醇/水混合溶液中的醇為甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、異丙醇中的一種或兩種以上的混合物，且醇與水的體積比為1: 0.01~50。
5.根據(jù)權利要求4所述的多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述可溶性二價錳鹽的摩爾濃度為0.01~I mol/L。
6.根據(jù)權利要求5所述的多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述可溶性二價錳鹽與可溶性磷酸鹽的摩爾比為1: 0.1~10。
7.根據(jù)權利要求1~6之任一所述的多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述水熱反應溫度在150~250 ° C，反應時間為6~48小時。
8.根據(jù)權利要求7所述的多形貌堿式磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述干燥時間為10~20小時，干燥溫度為100~200 ° C。
【文檔編號】C01B25/37GK103539097SQ201310523017
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權日:2013年10月30日
【發(fā)明者】許家勝, 張 杰 申請人:渤海大學