[发明专利]一种纯相β‑MnO2的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料合成领域，特别涉及一种纯相β-MnO₂的制备方法。

背景技术

锰元素(Mn)在自然资源相对丰富，是仅次于铁的重金属元素，价格便宜且无毒。二氧化锰是众多锰氧化物中的一种，由于Mn有多种可变的氧化态，导致电子很容易发生转移，因此MnO₂具有良好的催化活性与电化学性能。β-MnO₂是MnO₂各晶型中最稳定的一种，可以利用水热法很容易制备得到。目前，合成β-MnO₂最常见的方法是通过氧化还原反应或者高温煅烧前驱体等方法制备的。例如，Zheng等采用氯酸钠氧化硫酸锰，在PVP的作用下通过水热法可以合成管状形貌的β-MnO₂(J.Phys.Chem.B,2005,109,16439-16443)；Cheng等利用硝酸锰作为反应物，通过水热法在170℃的温度下合成了β-MnO₂(Inorg.Chem.,2006,45,2038-2044)；除了水热法以外，还可以先合成MnOOH，然后将其在空气中高温锻烧合成β-MnO₂(Chem.Commun.,2011,47,1264-1266)。层状二氧化锰(δ-MnO₂)是一种亚稳态结构，它在特定的条件下可以转化为隧道状结构的MnO₂。目前，以δ-MnO₂作为反应物来合成β-MnO₂鲜见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纯相β-MnO₂的制备方法。

一种纯相β-MnO₂的制备方法，含有如下步骤：将层状氧化锰固体粉分散至酸性溶液当中，搅拌均匀后转入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在120℃温度下静置反应24h，所得产物经过滤、洗涤、干燥，即得到所述的纯相β-MnO₂。

进一步的，所述的酸为盐酸。

进一步的，所述酸的摩尔浓度为0.4～0.5mol./L。

进一步的，所述层状氧化锰由如下含骤合成：将葡萄糖与高锰酸钾加入至蒸馏水溶液当中，剧烈搅拌后得到凝胶，然后将剩余的水倒去后将该凝胶放置于110℃下干燥12h得到干凝胶；最后将干凝胶煅烧2h后，并将所得产物经过滤、洗涤、干燥，即得到所述的层状氧化锰。

更进一步的，所述葡萄糖与高锰酸钾的摩尔比为3:2。

更进一步的，所述煅烧温度为450℃

本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种两步法制备纯相β-MnO₂的方法，该制备方法简单、控制方便、产量大、易于工业化等优点。

附图说明

图1为本发明的实施例制备的β-MnO₂的X射线衍射图。

图2为本发明的实施例制备的β-MnO₂的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

如无特别说明，本发明的层状氧化锰均按如下步骤合成：将0.03mol葡萄糖与0.02mol高锰酸钾加入至100mL蒸馏水溶液当中，剧烈搅拌后得到凝胶，然后将剩余的水倒去后将该凝胶放置于110℃下干燥12h得到干凝胶；最后将干凝胶在450℃下煅烧2h后，并将所得产物经过滤、洗涤、干燥，即得到所述的层状氧化锰。

实施例

将0.4g上述方法所得的层状氧化锰固体粉分散至30mL盐酸溶液当中，其中，盐酸的浓度为0.5mol/L，搅拌均匀后转入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在100℃温度下静置反应24h，所得产物经过滤、洗涤、干燥，即得到所述的纯相β-MnO₂。

然后将上述β-MnO₂进行表征，其X射线衍射图如图1，从图1可以看出，其与JCPDF标准卡PDF#24-0735型号的β-MnO₂对应；图2为本实施例制备的β-MnO₂的扫描电镜图，从图2可以看出，其为一种一维纳米棒结构。本制备方法所选用的原料中，阴离子只含有氯离子，在强酸性条件下有利于诱导生成β-MnO₂。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。