[发明专利]丝状纳米二氧化锰的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丝状纳米二氧化锰的制备方法。

背景技术

二氧化锰是一种很重要的电池、超级电容器及其他电化学领域的材料，由于制备方法的限制，所制备的纳米级二氧化锰大都是颗粒状，研究工作者很希望能制备出比表面更大及具有特殊电化学性能的丝状纳米二氧化锰。

目前制备丝状纳米二氧化锰，主要采用氧化铝模板法，该方法不仅需要氧化铝模板，而且产量极低，成本十分高昂，严重制约了该类纳米材料的应用。有人研究过以二价锰盐和高锰酸钾、或二价锰盐与过硫酸盐等在水热条件下来制备纳米二氧化锰，但一般只能制备出长径比不大的棒状二氧化锰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产工艺简单、成本低廉、具有大长径比的丝状纳米二氧化锰的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：以二价锰盐为锰源，以硝酸铵为氧化剂，将二价锰盐溶液与硝酸铵溶液均匀混合，其中，二价锰盐与硝酸铵的摩尔比为1∶(60～100)，调节溶液酸度pH值1～2，在170℃以上温度条件下进行水热反应1～8小时，生成丝状纳米二氧化锰，再经过滤分离后，用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，在30～120℃温度下干燥即制得丝状纳米二氧化锰产品。所述氧化剂硝酸铵的浓度为8～12mol.dm^-3。所述二价锰盐与硝酸铵的优选摩尔比为1∶(70～90)。所述二价锰盐包括硝酸锰、硫酸锰、氯化锰、或碳酸锰。不溶于水的二价锰盐采用包括盐酸、或硝酸进行溶解，所述酸溶液浓度为0.1～1.0mol.dm^-3。所述调节溶液酸度的酸包括盐酸、或硝酸。所述水热反应温度优选180℃～200℃。所述水热反应时间优选2～7小时。所述干燥温度优选60～90℃。

本发明具有以下特点：

(1)本发明是在水溶液体系中制备丝状纳米二氧化锰，对环境友好。

(2)本发明不需要任何模板，采用水热法就可以制备出长度达几十微米、直径几十纳米的丝状纳米二氧化锰产品。

(3)本发明制备工艺简单，成本十分低廉，容易实现规模化生产。

本发明不仅生产工艺简单、成本低廉，而且采用本发明方法制得的产品是具有大长径比的丝状纳米二氧化锰，能应用于制备电池、超级电容器、电化学相关器件及无机/高分子复合纳米材料。

附图说明

图1是本发明产品放大4万倍的扫描电镜照片1。

图2是本发明产品放大1万倍的扫描电镜照片2。

具体实施方式

本发明是以二价锰盐为锰源，所述二价锰盐可以采用硝酸锰、硫酸锰、氯化锰、醋酸锰、或碳酸锰等，所述二价锰溶液浓度最好控制在0.05～0.5mol.dm^-3之间；而对于不溶于水的二价锰盐，可以采用盐酸、硫酸或硝酸等酸进行溶解，所述溶解用的酸溶液浓度最好采用0.1～1.0mol.dm^-3；作为氧化剂的硝酸铵浓度一般应控制在8～12mol.dm^-3之间，最好是在9～11mol.dm^-3之间，在此工艺方法中，硝酸铵或二价锰盐的浓度是影响合成出产物的一个很重要因素。将二价锰盐溶液与硝酸铵溶液以摩尔比为1∶(60～100)的比例混合均匀，所述二价锰盐与硝酸铵的优选摩尔比为1∶(70～90)。然后调节溶液酸度pH值1～2，调节酸度用的酸最好分别对应采用原先溶解用的盐酸、硫酸、或硝酸，优选在180-200℃温度下进行水热反应1～8小时，所述水热反应时间优选2～7小时，生成丝状纳米二氧化锰，再经过滤分离后，用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，在30～120℃温度条件下干燥即制得丝状纳米二氧化锰产品，所述干燥温度最好是60～90℃。

其具体步骤是：

(1)按一定比例将二价锰盐与硝酸铵配制成混合水溶液。用酸调节溶液pH值为1～2。

(2)将上述混合溶液转入水热反应釜，在170℃以上温度水热反应1～8小时。

(3)过滤分离出沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀2～3次。

(4)将沉淀在30～120℃下干燥，得到丝状纳米二氧化锰材料。

用下列非限定式实施例进一步说明实施方式及效果。

实施例1，量取配制浓度为3.5mol.dm^-3的硝酸锰溶液2毫升，加入浓度为10mol.dm^-3的硝酸铵55毫升，用浓度为0.5mol.dm^-3的硝酸调节pH至1.2，转入水热反应釜，在190℃下反应5小时，冷却至室温后，将沉淀过滤，用蒸馏水洗涤沉淀三次，在温度50℃下干燥后，得产品。