[發明專利]低溫酸溶液中制備不同晶型納米二氧化錳的方法

無效

• 申請號: 200910139589.2
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101597086A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 陳永;馬艷平;李建保;陳潤六;楊昊;李玲;朱素娟;許威
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02
• 代理公司: 海口翔翔專利事務有限公司
• 代理人: 莫 臻

技術領域

本發明涉及一種納米二氧化錳的制備方法，具體是涉及一種利用液相氧化還原機理，在低溫常壓條件下，以高錳酸鉀為原料在酸溶液環境中制備不同晶型和不同形貌納米二氧化錳的方法。

背景技術

二氧化錳是一種性能優良、價格低廉、環境友好的重要工業原料。納米二氧化錳除具有離子交換、分子吸附性能以及優越的電化學性能外，同時由于高比表面積和化學活性，因此具有更加優越的性能，廣泛應用于環保材料、生物傳感器、鋅錳電池、鋰離子電池以及超級電容器電極材料等領域。

二氧化錳的晶型結構復雜，制備方法也多種多樣。常規的納米二氧化錳制備以水熱法為主，但此方法反應需在高溫高壓下進行，對設備的要求較高，制備周期較長，成本過高，不利于大規模生產。而在常溫常壓下利用氧化還原原理，液相沉淀制備出納米二氧化錳大多為混合晶型且結晶度較差。對于低溫常壓條件下，酸溶液環境中，利用液相氧化還原反應制備納米二氧化錳的方法還鮮有報道。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術難以適應工業化大規模生產而提供的一種低溫酸溶液中制備不同晶型納米二氧化錳的方法，是以高錳酸鉀為錳源，在酸性條件下，實現對不同晶型二氧化錳的選擇合成。

本發明所采用的技術原理：

以高錳酸鉀為錳源，于酸性溶液中，在低溫條件下反應，控制反應溫度、酸濃度、反應物摩爾配比、反應時間等工藝參數，然后將沉淀經過濾、洗滌、干燥，可制備出球狀δ-MnO₂或線狀α-MnO₂。

本發明所采用的技術方案是：取濃度為0.1～50mol/L酸溶液，然后按高錳酸鉀與酸的摩爾比為1∶1～1∶200的比例量取高錳酸鉀，配制高錳酸鉀水溶液；將高錳酸鉀水溶液與酸溶液混合后在常溫或100℃以下反應0.5～24小時，然后將沉淀經過濾、洗滌、干燥，可選擇性制備出單一晶型的花球狀δ型納米二氧化錳或線狀α型納米二氧化錳。

所述酸是指無機酸或有機酸。

所述無機酸是鹽酸、硝酸或硫酸。

所述有機酸是醋酸。

本發明采用高錳酸鉀和酸溶液為原料，在低溫的條件下，制備出了單一晶型的δ型納米二氧化錳或α型納米二氧化錳，工藝簡單，成本低，對設備的要求低，具有反應條件溫和、產品質量穩定等特點，適用于大規模工業化生產，可廣泛應用于納米二氧化錳的制備和應用領域及與其相關基礎理論研究。

附圖說明

圖1是實施例1中所制備的δ-MnO₂X射線衍射圖。

圖2是實施例1中所制備的δ-MnO₂透射電鏡照片圖。

圖3是實施例2中所制備的α-MnO₂X射線衍射圖。

圖4是實施例2中所制備的α-MnO₂透射電鏡照片圖。

圖5是實施例5中所制備的δ-MnO₂透射電鏡照片圖。

圖6是實施例6中所制備的α-MnO₂透射電鏡照片圖。

圖7是實施例7中所制備的δ-MnO₂透射電鏡照片圖。

具體實施方式

下面給出實施例以對本發明進行具體描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，本領域的技術熟練人員根據上述本發明的內容對本發明作出的一些非本質的改進和調整仍屬于本發明的保護范圍。

實施例一

本實施例是以高錳酸鉀和鹽酸為原料。

稱取5g高錳酸鉀溶于適量蒸餾水中，放入恒溫水浴加熱鍋中攪拌并加熱保持恒溫為60℃，量取16g鹽酸并加入蒸餾水將鹽酸濃度稀釋為1mol/L，緩慢滴加入高錳酸鉀水溶液，反應至溶液澄清后，用蒸餾水過濾、洗滌，干燥。產物經X射線衍射分析鑒定為δ型納米二氧化錳。在同樣條件下，反應溫度為室溫、70℃、80℃、90℃或鹽酸濃度小于(不包括)4mol/L，均可得到δ型納米二氧化錳，根據反應溫度和鹽酸濃度的不同，產物結晶度略有不同。

實施例二

本實例是以高錳酸鉀和鹽酸為原料。