[發明專利]一種Mn3O4納米顆粒的制備方法

無效

• 申請號: 201210453606.1
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN102910681A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 李世友;李永立;崔孝玲;李玲霞;劉金良;趙偉;張宏明;趙陽雨;毛麗萍
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02;B82Y30/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術領域

本發明涉及Mn₃O₄納米顆粒的制備。

背景技術

Mn₃O₄傳統的制備方法主要由金屬錳粉的催化氧化制備法，該法制備工藝雖然成熟、簡單，但生產成本高。為了降低Mn₃O₄的生產成本，國內外一直在研究各種制備研究，新方法主要有焙燒法、還原法、錳礦石的硫酸浸出液不經電解直接氧化法，其中焙燒法要求溫度在900℃以上，對設備要求高，顆粒不均勻；還原法要求以高價錳為原料，大大增加了制備成本；用錳礦石的硫酸浸出液不經電解直接氧化制備Mn₃O₄的方法被認為是最有前景的方法。但是想要得到納米級顆粒一般都需要對多種工藝條件進行調節，大大增加工藝的復雜性。如中國專利CN?1365949采用慢慢加入稀氨水的形式，并在反應過程中不斷調整溶液pH的方式來達到控制顆粒均勻度和粒徑大小的效果；再如中國專利（申請號為201110132795.8）中公開了一種Mn₃O₄納米顆粒的制備方法，采用蒸餾水作為溶劑溶解乙酸錳，在加入氨水并機械攪拌的條件下，首先得到氫氧化錳絮狀物，然后在氧氣的作用下，進行氣固反應，將氫氧化錳沉淀物進一步轉化為納米Mn₃O₄，該方法原料價格較為昂貴。再如中國專利CN?1814551A中以硫酸錳為原料，控制氨水的加入速度，通空氣氧化制備Mn₃O₄的專利中，在加熱條件下其反應時間一般也需要6?h以上才可完成，反應時間長，工藝條件的控制較為麻煩。

發明內容

本發明的目的是提供一種Mn₃O₄納米顆粒的制備方法。

?本發明是一種Mn₃O₄納米顆粒的制備方法，其步驟為：?

（1）將錳鹽加入到含銨鹽的水與有機溶劑的混合溶液中，并進行加熱，加熱溫度范圍為10℃～90℃，所加入銨鹽的摩爾量為錳鹽摩爾量的0.1倍~10倍；

（2）在攪拌的同時向溶液中通入空氣或者氧氣，并將氨氣或者氨水加入上述水溶液，所加入氨氣或氨水的摩爾量為錳鹽摩爾量的0.1倍~50倍；

（3）隨著反應的進行，不斷有沉淀物從溶液里析出，在攪拌條件下繼續向反應液中通入空氣或者氧氣，直至溶液里的錳鹽完全轉化成Mn₃O₄；

（4）固液分離，并對所得固體進行干燥，即得到Mn₃O₄納米顆粒；

（5）所得濾液全部返回到反應容器中，并補充部分水與有機溶劑的混合液，繼續重復（1）~（4）的步驟；

（6）經3~5次循環后，取濾液并補充部分水與有機溶劑的混合液，在保證銨鹽濃度于初始濃度基本相同的情況下，繼續重復以上操作。

本發明與已報道的Mn₃O₄納米顆粒的制備方法相比，原料可選取成本較低的硫酸錳，銨鹽可選取成本較低的硫酸銨，溶液重復利用率高，且所得產品顆粒粒度分布均勻，所得產品組成單一，顆粒直徑大約在40?nm左右。與現有以硫酸錳為原料制備Mn₃O₄的濕法氧化法相比，本發明首先可得粒度分布均勻的納米級Mn₃O₄顆粒；其次，本發明較明顯的縮短制備時間：在室溫下5～6?h即可完成制備過程，50℃～70℃下1?h～3?h即可完成制備過程，而已有專利在此溫度下下仍需6?h以上；最后，本專利所述方法，錳離子可實現完全沉淀，有效保證了Mn₃O₄產品的收率。

具體實施方式：

本發明是一種Mn₃O₄納米顆粒的制備方法，其步驟為：?

（1）將錳鹽加入到含銨鹽的水與有機溶劑的混合溶液中，并進行加熱，加熱溫度范圍為10℃～90℃，所加入銨鹽的摩爾量為錳鹽摩爾量的0.1倍~10倍；

（2）在攪拌的同時向溶液中通入空氣或者氧氣，并將氨氣或者氨水加入上述水溶液，所加入氨氣或氨水的摩爾量為錳鹽摩爾量的0.1倍~50倍；