一种纳米二氧化锰的制备方法技术

一种纳米二氧化锰的制备方法，其特征是以高锰酸钾为原料，以烷基醇聚氧乙烯醚作为还原剂、表面分散剂及粒径大小稳定剂，通过氧化－还原反应制得纳米二氧化锰；其反应式如下： ＫＭｎＯ↓［４］＋３Ｒ－［－ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］－］↓［ｎ］－ＯＨ→４ＭｎＯ↓［２］＋３Ｒ－［ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］－］↓［ｎ－１］－ＣＯＯＫ＋ＫＯＨ＋Ｈ↓［２］Ｏ 其中烷基醇聚氧乙烯醚采用的是ｎ＝１－１０，Ｒ为４－２２个碳的烷基； 其制备方法如下所述： 将高锰酸钾按摩尔比：１∶１～３分批放入烷基醇聚氧乙烯醚中，控制反应温度在６０℃以下，然后搅拌反应３～４小时，加入无水乙醇，继续搅拌３０分钟，滤出固体物，再用无水乙醇进行２～３小时回流，洗脱；再次过滤，滤出固体物为粗制二氧化锰，然后置于７５～８５℃烘干，将烘干后的二氧化锰在４００℃的条件下，晶化４小时，即得黑色的纳米二氧化锰的粉末。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种纳米二氧化锰的制备方法
本专利技术述及一种纳米二氧化锰的制备方法，属化学化合物制备

技术介绍
二氧化锰是能源和电子等领域中一种重要的原料，广泛用于电池和电容器的阴极材料；另外在电子工业中用于制造磁性材料；在化学工业中用于玻璃、陶瓷及染料的制造和用作氧化剂。由于天然二氧化锰的广泛开采、应用，资源日益枯竭，电解二氧化锰的高能耗和污染严重，而且对二氧化锰性能要求不断提高，促使了二氧化锰改性研究和通过化学法制备二氧化锰的研究。目前化学法通常包括：热分解法，液相氧化法，还原法，氢氧化锰氧化法，以及掺杂二氧化锰的制备等。纳米二氧化锰的粒径大小为1～100nm，由于具有高表面活性，所以纳米二氧化锰在各领域中会有各种独特的性能。对于纳米二氧化锰的制备，有传统的溶胶凝胶法等，溶胶凝胶法由于配制胶体溶液的稳定性差异，不利于控制二氧化锰的晶粒生长，难以固定晶粒的尺寸。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种化学方法来制造纳米二氧化锰，使能产生稳定的晶型和晶粒大小。本专利技术的制备方法不同于传统的化学方法，其特征是以高锰酸钾为原料，充分利用烷基醇聚氧乙烯醚的特殊性能，以烷基醇聚氧乙烯醚作为还原剂，表面分散剂、粒径大小稳定极以及溶剂，通过氧化—还原反应制得纳米二氧化锰。其反应式如下：其中烷基醇聚氧乙烯醚采用的是n＝1-10，R为4-22个碳的烷基。其制备方法如下所述：将高锰酸钾按摩尔比：1∶1～3分批放入烷基醇聚氧乙烯醚中，控制反应温度在60℃以下，然后搅拌反应3～4小时，加入无水乙醇，继续搅拌30分钟，滤出固体物，再用无水乙醇进行2～3小时回流，洗脱；再次过滤，滤出固体物为粗制二氧化锰，然后置于75～85℃烘干，将烘干后的二氧化锰在400℃的条件下，晶化4小时，即得黑色的纳米二氧化锰的粉末。-->烷基醇聚氧乙烯醚的用量是高锰酸钾摩尔数的1.5～3倍，1份用来还原，其余用来充当溶剂及表面分散剂；所述的无水乙醇其两次加入量相等，均与反应物体积比1∶1。本专利技术方法所制得的二氧化锰的粒径小而且稳定性好，由于采用了烷基醇聚氧乙烯醚，利用其特殊性能，它不但是还原剂、表面分散剂和溶剂，还是粒径稳定剂和表面活性剂。本专利技术方法中，其反应副产物烷基聚氧乙烯醚羧酸是一种用途广泛的表面活性剂，经回收，再处理可以收集到该幅产物。对于制造过程中的无水乙醇亦可以回收再利用，无环境污染问题产生。另外，本专利技术利用烷基醇聚氧乙烯醚作为还原剂与高锰酸钾反应，该化合物的特殊结构不同与一般的醇，使反应速度大大加快，并且能附于生成的二氧化锰的表面，极好的分散了反应产生的二氧化锰，减少团聚现象。采用无水乙醇可将二氧化锰表面吸附的表面活性剂洗脱，同时可以稳定二氧化锰晶粒的大小。在制备过程中，由于产生的晶型不稳定，所以还必须在一定温度400℃下，晶化4小时。本专利技术的制备方法工艺简便方便，且反应快速、完全。具体实施方式现将本专利技术的实施例叙述于后：实施例一：先将烷基醇聚氧乙烯醚(n＝7，R＝10～12)750g(1.5mol)放入反应瓶中，搅拌中分批加入高锰酸钾158g(1mol)，反应大量放热，以适当的加料速度控制温度在60℃以下，全部加完后，继续搅拌3小时，然后加入体积比1∶1的无水乙醇，继续搅拌30分钟。然后进行抽滤，得到黑褐色滤饼，将滤饼略微自然干燥后，用无水乙醇进行回流4小时，再次抽滤，得到滤渣即所得的粗制二氧化锰。然后将其置于75～85℃烘4小时。将烘干后的二氧化锰在400℃的条件下晶化4小时，得到黑色的二氧化锰的粉末71.8g，其粒径在6～60nm。得率为82％。此处所采用的烷基醇聚氧乙烯醚为化学制剂，在市场上有售，不必再自行配制。实施例二：先将烷基醇聚氧乙烯醚(n＝3，R＝10～12)109g(0.12mol)放入反应瓶中，搅拌中分批加入高锰酸钾10g(0.06mol)，反应大量放热，以适当的加料速度控制温度在60℃以下。全部加完后，继续搅拌2小时。然后加入体积比1∶1的无水乙醇，继续搅拌30分钟。然后抽滤，得到黑褐色滤饼。将滤饼进行自然干燥后，再用无水乙醇进行回流2小时，再次抽滤，得到滤渣即所得的粗制二氧化锰。然后将其置于-->75～85℃烘4小时。将烘干后的二氧化锰在400℃的条件下，晶化4小时，即可得到黑色的二氧化锰的粉末4.73g，其粒径在8～65nm，得率为86％。实施例三：先将烷基醇聚氧乙烯醚(n＝1，R＝12)40g(0.16mol)放入反应瓶中，搅拌中分批加入高锰酸钾10g(0.06mol)，反应大量放热，以适当的加料速度控制温度在60℃以下。全部加完后，继续搅拌2小时。然后加入体积比1∶1的无水乙醇，继续搅拌30分钟。然后进行抽滤，得到黑褐色滤饼。将滤饼略微自然干燥后，再用无水乙醇进行回流2小时，再次抽滤，得到滤渣即所得的粗制二氧化锰。然后将其置于75～85℃烘4小时。将烘干后的二氧化锰在400℃的条件下，晶化4小时，即得到黑色的二氧化锰的粉末4.4g，其粒径在8～60nm，得率为80％。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化锰的制备方法，其特征是以高锰酸钾为原料，以烷基醇聚氧乙烯醚作为还原剂、表面分散剂及粒径大小稳定剂，通过氧化—还原反应制得纳米二氧化锰；其反应式如下：其中烷基醇聚氧乙烯醚采用的是n＝1-10，R为4-22个碳的烷基；其制备方法如下所述：将高锰酸钾按摩尔比：1∶1～3分批放入烷基醇聚氧乙烯醚中，控制反应温度在60℃以下，然后搅拌反应3～4小时，加入无水乙醇，继续搅拌30分钟，滤出固体...

【专利技术属性】
技术研发人员：章建民，孙弘刚，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：