微纳介孔球型Mn2O3的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微纳介孔球型Mn2O3的制备方法，其包括步骤：将球型MnCO3纳米粉体在空气或氧气气氛下，于350℃～650℃焙烧至少4h，获得微纳介孔球型Mn2O3；其中，球型MnCO3纳米粉体的粒径为0.5μm～2μm。本发明专利技术以特定粒径的球型MnCO3纳米粉体作为原料，将其在特定的焙烧气氛、温度及时间等条件下直接进行焙烧，即可简单获得具有微纳结构的介孔球型Mn2O3。本发明专利技术的制备方法获得的微纳介孔球型Mn2O3具有良好的分散性、比表面积以及孔径分布，尤其适用于吸附有机染料，表现出较高的吸附性能。

Preparation of micro-nano mesoporous spherical Mn2O3

The invention discloses a preparation method of micro-nano mesoporous spherical Mn2O3, which comprises the following steps: calcining the spherical MnCO3 nano-powder in air or oxygen atmosphere at 350 ~650 ~C for at least 4 hours to obtain micro-nano mesoporous spherical Mn2O3, in which the particle size of spherical MnCO3 nano-powder is 0.5 micron~2 micron. The mesoporous spherical MnCO3 with micro- and nano-structure can be obtained simply by directly calcining the spherical MnCO3 nano-powder with a specific particle size under the conditions of specific calcination atmosphere, temperature and time. The micro-nano mesoporous spherical Mn2O3 obtained by the preparation method of the invention has good dispersion, specific surface area and pore size distribution, and is especially suitable for adsorbing organic dyes, showing high adsorption performance.

【技术实现步骤摘要】
微纳介孔球型Mn2O3的制备方法
本专利技术属于无机材料制备
，具体来讲，涉及一种微纳介孔球型Mn2O3的制备方法。
技术介绍
作为一种重要的过渡金属氧化物，Mn2O3在各领域有着多方面的应用，其不仅是用于合成不同化学计量配比锰酸锂的重要锰源，还可用于催化分解N2O、移除合成半导体材料中的有机物废气、改善压电陶瓷热稳定性，并可用作锂离子电池负极材料和电容器电极材料等；另外它也是一种优良的吸附剂材料，可用于吸附有机染料以解决印染等工业带来的废水污染问题。目前Mn2O3合成方法主要有水热法、溶胶-凝胶法、微乳法、前驱物法。水热法多是利用KMnO4为锰源，并加入其他的还原剂(如乙醇、乙二醇、CTAB)置于反应釜中在一定条件下反应得到产物，该方法对原料配比要求较高，并且极易得到其他价态的锰氧化物，所得到的形貌多为棒状，比表面积不高，孔径不多，不利于吸附有机染料；溶胶-凝胶法的合成步骤繁琐，并且难以合成球型Mn2O3；微乳法是化学反应在油包水相中形成的微乳小液滴中进行，通过控制小液滴的尺寸合成Mn2O3，污染较严重，难以得到纯相Mn2O3。另外，当Mn2O3用作吸附剂时，其尺寸、形貌、结晶度、纯度、粒径、分散性等物化性质对吸附性能有重要的影响，如何控制条件合成分散性好、粒径均一、纯度高并且具有较大吸附性能的Mn2O3，一直是近些年的研究热点和难点。具有高分散性微纳结构的介孔球型Mn2O3能在较大程度上解决以上问题，然而，在目前众多的研究中，其合成的Mn2O3无法同时具有以上所有性质，这也造成了其用于吸附剂时的吸附性能不高。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种微纳介孔球型Mn2O3的制备方法，该制备方法基于一种特定的球型MnCO3纳米粉体，通过简单控制焙烧气氛、温度及时间等，即可简单获得具有微纳结构的介孔球型Mn2O3。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种微纳介孔球型Mn2O3的制备方法，其包括步骤：将球型MnCO3纳米粉体在空气或氧气气氛下，于350℃～650℃焙烧至少4h，获得微纳介孔球型Mn2O3；其中，所述球型MnCO3纳米粉体的粒径为0.5μm～2μm。进一步地，所述球型MnCO3纳米粉体的制备方法具体包括：S1、将水溶性锰盐和氨水于醇反应溶剂中溶解，获得反应混合物；其中，所述水溶性锰盐和所述氨水的比例为0.25g:1mL～0.5g:1mL，所述水溶性锰盐与所述醇反应溶剂中醇组分的比例为0.04g:1mL～0.2g:1mL；S2、将所述反应混合物在向其中通入CO2的条件下于60℃～80℃反应2h～6h，获得反应产物；S3、将所述反应产物冷却并固液分离，所得固相经洗涤、干燥获得所述球型MnCO3纳米粉体。进一步地，在所述步骤S1中，所述醇组分为乙二醇。进一步地，在所述步骤S1中，在所述醇反应溶剂中，所述醇组分的体积百分数不低于20％。进一步地，在所述步骤S2中，CO2的通入速率为0.5L/min～2L/min。进一步地，在所述步骤S1中，所述水溶性锰盐为氯化锰、硫酸锰或醋酸锰。进一步地，在所述步骤S3中，对所述固相进行洗涤的具体方法为：先用去离子水洗涤所述固相三次，再用无水乙醇洗涤所述固相一次；对洗涤后的所述固相进行干燥的具体方法为：将洗涤后的所述固相置于真空干燥箱中于70℃～90℃下烘干至少8h。进一步地，焙烧所述球型MnCO3纳米粉体的升温速率为1℃/min～20℃/min。进一步地，所述微纳介孔球型Mn2O3的粒径为0.5μm～2μm，比表面积不低于36m2/g，孔径分布为20nm～25nm。本专利技术以特定粒径的球型MnCO3纳米粉体作为原料，将其在特定的焙烧气氛、温度及时间等条件下直接进行焙烧，即可简单获得具有微纳结构的介孔球型Mn2O3。本专利技术的制备方法获得的微纳介孔球型Mn2O3具有良好的分散性、比表面积以及孔径分布，尤其适用于吸附有机染料，表现出较高的吸附性能。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1是根据本专利技术的微纳介孔球型Mn2O3的制备方法的步骤流程图；图2是根据本专利技术的实施例1的球型MnCO3纳米粉体的FE-SEM图片；图3是根据本专利技术的实施例1的球型MnCO3纳米粉体的热重分析结果；图4是根据本专利技术的实施例1的微纳介孔球型Mn2O3的XRD图片；图5是根据本专利技术的实施例1的微纳介孔球型Mn2O3的SEM图片；图6是根据本专利技术的实施例2的微纳介孔球型Mn2O3的XRD图片；图7是根据本专利技术的实施例3的微纳介孔球型Mn2O3的XRD图片；图8是根据本专利技术的实施例4的微纳介孔球型Mn2O3的SEM图片；图9是根据本专利技术的实施例4的微纳介孔球型Mn2O3的SEM图片；图10是根据本专利技术的实施例5的微纳介孔球型Mn2O3的SEM图片；图11是根据本专利技术的实施例6的微纳介孔球型Mn2O3的SEM图片；图12是根据本专利技术的实施例7的微纳介孔球型Mn2O3的SEM图片；图13是根据本专利技术的对比例1的对比产物的XRD图片；图14是根据本专利技术的对比例1的对比产物的SEM图片；图15是根据本专利技术的实施例1获得的微纳介孔球型Mn2O3在应用时吸附量与时间关系图；图16是根据本专利技术的实施例1获得的微纳介孔球型Mn2O3在应用时平衡吸附量与初始浓度的关系图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。本专利技术基于现有技术中一般介孔球型Mn2O3的制备无法同时满足良好的分散性、比表面积以及孔径分布等诸多对吸附性能有重要影响的物化性质，从而提供了一种基于特定的球型MnCO3纳米粉体的微纳介孔球型Mn2O3的制备方法，从而获得了良好的分散性、比表面积以及孔径分布，使其尤其适用于吸附有机染料时表现出较高的吸附性能。本专利技术的微纳介孔球型Mn2O3的制备方法仅需将球型MnCO3纳米粉体在空气或氧气气氛下，于350℃～650℃焙烧至少4h即可获得微纳介孔球型Mn2O3。具体来讲，球型MnCO3纳米粉体的粒径为0.5μm～2μm。更为具体地，参阅图1，该微纳介孔球型Mn2O3的制备方法具体包括：在步骤S1中，将水溶性锰盐和氨水于醇反应溶剂中溶解，获得反应混合物。进一步地，控制水溶性锰盐和所述氨水的比例为0.25g:1mL～0.5g:1mL，水溶性锰盐与所述醇反应溶剂中醇组分的比例为0.04g:1mL～0.2g:1mL；即上述比例均为固相的质量与液相的体积之比。更进一步地，该醇反应溶剂为纯的醇溶剂或醇溶剂与去离子水的混合溶液；在醇反应溶剂中，醇组分的体积百分数不低于20％；并且该醇组分优选为乙二醇。值得说明的是，在本专利技术的醇反应溶剂对于最终获得球型MnCO3是至关重要的，其中醇的成分对于控制产物呈现球型形貌是非常关键的；并且，在该醇反应溶剂中，醇组分的用量还可对最终产物的纯度、分散性以及粒径具有影响，即可通过调整该醇反应溶剂的具体组成而达到调控产物性能的目的。本步骤中所使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微纳介孔球型Mn2O3的制备方法，其特征在于，包括步骤：将球型MnCO3纳米粉体在空气或氧气气氛下，于350℃～650℃焙烧至少4h，获得微纳介孔球型Mn2O3；其中，所述球型MnCO3纳米粉体的粒径为0.5μm～2μm。

【技术特征摘要】
1.一种微纳介孔球型Mn2O3的制备方法，其特征在于，包括步骤：将球型MnCO3纳米粉体在空气或氧气气氛下，于350℃～650℃焙烧至少4h，获得微纳介孔球型Mn2O3；其中，所述球型MnCO3纳米粉体的粒径为0.5μm～2μm。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球型MnCO3纳米粉体的制备方法具体包括：S1、将水溶性锰盐和氨水于醇反应溶剂中溶解，获得反应混合物；其中，所述水溶性锰盐和所述氨水的比例为0.25g:1mL～0.5g:1mL，所述水溶性锰盐与所述醇反应溶剂中醇组分的比例为0.04g:1mL～0.2g:1mL；S2、将所述反应混合物在向其中通入CO2的条件下于60℃～80℃反应2h～6h，获得反应产物；S3、将所述反应产物冷却并固液分离，所得固相经洗涤、干燥获得所述球型MnCO3纳米粉体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述醇组分为乙二醇。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：海春喜，漆贵财，周园，申月，曾金波，李翔，任秀峰，张丽娟，孙艳霞，董生德，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：青海,63