一種四氧化三錳納米顆粒材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種四氧化三錳納米顆粒材料的制備方法。本發(fā)明以二價(jià)錳鹽為原料，以水溶性硫氰酸鹽為助劑，在超聲波作用下與堿溶液反應(yīng)獲得四氧化三錳納米顆粒材料。本發(fā)明工藝簡單，條件溫和，容易生產(chǎn)。本發(fā)明制得的四氧化三錳納米顆粒材料可作為先進(jìn)功能材料應(yīng)用。
【專利說明】一種四氧化三錳納米顆粒材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種四氧化三錳納米顆粒材料的簡易制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]四氧化三錳(Mn304)在工業(yè)上有非常廣泛的應(yīng)用，比如:是軟磁鐵氧體的生產(chǎn)原料，是制備鋰離子電池電極材料的錳基材料，也是計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)中的磁存儲材料，還可以用于高品質(zhì)電感器件等。四氧化三錳也可以用于催化分解有機(jī)物，在環(huán)保領(lǐng)域有重要用途。
[0003]四氧化三錳納米材料與本體材料相比有更優(yōu)良的性能。合成納米結(jié)構(gòu)的四氧化三錳有多種方法。比如:在雙氧水強(qiáng)氧化性介質(zhì)中合成納米結(jié)構(gòu)四氧化三錳；在表面活性劑和加熱條件下，也可以合成四氧化三錳納米顆粒；以高錳酸鉀和乙醇為原料，再在水熱反應(yīng)釜中合成四氧化三錳納米顆粒。[(I)郎婷，許東東，易夢雨，孫維義，申武，蘇仕軍，應(yīng)用化工，2013,42(12):2135 ;(2)Yu T, et al., Chem Mater 2009，21 (11): 2272; (3)郭磊，雷良才，張俊，王思瑤，韓向艷，儲剛，人工晶體學(xué)報(bào)，2010，39 (6):1446]
最近，我們發(fā)現(xiàn)硫氰酸亞銅與氫氧化鈉反應(yīng)能很容易生成氧化亞銅納米線。我們認(rèn)為這可能與硫氰酸鹽體系的特殊性質(zhì)有關(guān)。[(4)徐偉，肖星星，夏鵬，一種氧化亞銅納米線多孔薄膜及其制備方法和應(yīng)用，發(fā)明專利申請?zhí)?2014100140030 ; (5)徐偉，肖星星，夏鵬，孫 倩，田果，一種氧化亞銅納米線材料及其簡易制備方法，發(fā)明專利申請?zhí)?2014100188097.]
其他種類的過渡金屬硫氰酸鹽也可能有類似的性質(zhì)。本發(fā)明證明:二價(jià)錳的硫氰酸鹽體系，在堿溶液作用下，能夠合成四氧化三錳納米顆粒材料。這一策略還可以用于合成更多種類的金屬氧化物納米材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種工藝簡單、成本低、并且容易批量生產(chǎn)的四氧化三錳納米顆粒材料的簡易制備方法。
[0005]本發(fā)明提出的四氧化三錳納米顆粒材料的簡易制備方法，是以硫氰酸錳為前體，通過與堿溶液反應(yīng)來制備四氧化三錳。為了操作方便和降低成本，本發(fā)明以二價(jià)錳鹽和硫氰酸鹽的混合水溶液制備得制備硫氰酸錳水溶液，來代替純凈的硫氰酸錳，再與堿溶液反應(yīng)，制備得到四氧化三錳納米顆粒材料。
[0006]本發(fā)明還提出在超聲波輔助作用下加速硫氰酸錳與堿溶液的反應(yīng)。
[0007]本發(fā)明中，所述二價(jià)錳鹽可采用二氯化錳；硫氰酸鹽可采用硫氰酸鈉；堿溶液可采用氫氧化鈉水溶液。
[0008]本發(fā)明方法的具體操作步驟為:將等當(dāng)量的二氯化錳水溶液和硫氰酸鈉水溶液混合，攪拌均勻，然后加入氫氧化鈉水溶液中，再用超聲波作用一段時(shí)間，抽濾，洗滌，干燥，即得四氧化三錳納米顆粒材料。二氯化錳水溶液和硫氰酸鈉水溶液的濃度為0.1~ι.ο摩爾/升；氫氧化鈉水溶液的濃度為0.03、.1摩爾/升；超聲波作用時(shí)間為0.5^2小時(shí)。
[0009]粉末X-射線衍射(XRD)分析證明制得的納米顆粒材料是四氧化三錳。
[0010]掃描電子顯微鏡(SEM)觀察顯示納米顆粒的尺寸在100納米以下。
[0011]本發(fā)明制得的四氧化三錳納米顆粒材料表觀上類似一般的粉體，微觀上由四氧化三猛納米顆粒堆積而成；納米顆粒尺寸小于100納米。
[0012]本發(fā)明提出的制備方法非常簡單，容易生產(chǎn)。
[0013]本發(fā)明制得的這種四氧化三錳納米顆粒材料有廣泛的用途，可作為新型的化工材料，比如:用做軟磁鐵氧體的生產(chǎn)原料，用做鋰離子電池的錳基電極材料等。也可以用做催化劑，在環(huán)保領(lǐng)域取得應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為四氧化三錳納米顆粒材料的XRD分析結(jié)果。(圖中，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度；橫坐標(biāo)為2Θ角度)。
[0015]圖2為四氧化三錳納米顆粒材料的SEM圖像。
[0016]圖3為更高分辨率下，四氧化三錳納米顆粒材料的SEM圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明提出的四氧化三錳納米顆粒材料的簡易制備方法:
實(shí)施例1
往反應(yīng)瓶中加入40毫升二氯化錳水溶液(濃度:0.5摩爾/升)，再加入80毫升硫氰酸鈉水溶液(濃度:0.5摩爾/升)，攪拌10分鐘后，再將此混合溶液加入盛有400毫升的氫氧化鈉水溶液(濃度:0.05摩爾/升)中，用超聲波作用I小時(shí)，抽濾，洗滌，50°C下烘干，即得四氧化三錳納米顆粒材料。粗產(chǎn)率大于60%。
[0018]圖1是XRD分析結(jié)果，證明產(chǎn)物是四氧化三錳。(圖中，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度；橫坐標(biāo)為2 Θ角度)。
[0019]圖2是四氧化三錳納米顆粒材料的典型SEM圖像，顯示固體材料由納米顆粒組成。
[0020]圖3是更高分辨率下四氧化三錳納米顆粒材料的SEM圖像，顯示大多數(shù)納米顆粒的尺寸小于80納米。
[0021]實(shí)施例2
往反應(yīng)瓶中加入80毫升二氯化錳水溶液(濃度:0.25摩爾/升)，再加入40毫升硫氰酸鈉水溶液(濃度:1.0摩爾/升),攪拌10分鐘后,再將此混合溶液加入盛有600毫升的氫氧化鈉水溶液(濃度:0.08摩爾/升)中，用超聲波作用I小時(shí)，抽濾，洗滌，50°C下烘干，SP得四氧化三錳納米顆粒材料。粗產(chǎn)率大于70%。
[0022]XRD分析結(jié)果和典型的SEM圖像類似實(shí)施例1的結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種四氧化三錳納米顆粒材料的制備方法，其特征在于，以二價(jià)錳鹽和硫氰酸鹽的混合水溶液來制備硫氰酸錳水溶液，再與堿溶液混合，在超聲波作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，制備得到四氧化三錳納米顆粒材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氧化三錳納米顆粒材料的制備方法，其特征在于，所述二價(jià)錳鹽采用二氯化錳；硫氰酸鹽采用硫氰酸鈉；堿溶液采用氫氧化鈉水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四氧化三錳納米顆粒材料的制備方法，其特征在于，具體操作步驟為:將等當(dāng)量的二氯化錳水溶液和硫氰酸鈉水溶液混合，攪拌均勻，然后加入氫氧化鈉水溶液中，再用超聲波作用一段時(shí)間，抽濾，洗滌，干燥，即得四氧化三錳納米顆粒材料；其中，二氯化錳水溶液和硫氰酸鈉水溶液的濃度為0.fl.0摩爾/升；氫氧化鈉水溶液的濃度為0.03^0.1摩爾/升 ；超聲波作用時(shí)間為0.5^2小時(shí)。
【文檔編號】C01G45/02GK103787419SQ201410031410
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】徐偉, 田果, 肖星星, 夏鵬, 孫倩 申請人:復(fù)旦大學(xué)