[發明專利]套娃狀錳氧化合物納米晶復合粒子及其制備方法

無效

• 申請號: 201110366085.1
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102491421A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王維;吳建恒;胡漢煌;周光林
• 申請（專利權）人: 湖北恒昊科技有限公司
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02;B82Y40/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒;喬宇

技術領域

本發明涉及納米材料制備領域，特別涉及錳氧化合物材料及其制備方法。

背景技術

?氧化錳是有機污染物治理、超級電容器、高性能鐵氧體及電極材料等眾多技術領域的關鍵性基礎材料。目前報道的文獻和專利多將氧化錳制備成納米晶或多孔結構及其聚集體，以期望提高其反應活性、催化活性和流動性。中國專利CN1438181A和CN1513767A分別基于表面活性劑控制和微乳體系制備納米二氧化錳，但是二氧化錳顆粒沒有介孔結構，且制備過程中所用表面活性劑需要增加額外的去除步驟，過程繁瑣。中國專利CN1467159公開了一種多孔氧化錳納米薄片材料及制備方法，但是仍然需要用到大量長鏈烷基季銨鹽表面活性劑，且流動性不佳。中國專利CN101597085B公開了一種介孔氧化錳納米顆粒及無表面活性劑制備方法，具有明顯的介孔特征，但比表面積較低（小于15m²/g），化學活性僅適用于甲苯燃燒催化。論文Science,?1997,?276,?p926?采用軟模板法制備出微米級介孔氧化錳，但外形不規則，內部無空心結構，這導致其流動性差及活性降低，并且同樣需要額外去除表面活性劑，工藝復雜。大連理工大學公開碩士論文《二氧化錳中空微球的制備及其電化學性質》（2010）通過熱氧化法分解碳酸錳結晶粒子制備二氧化錳中空微球，雖然獲得中空結構，但無介孔結構，且反應溫度高（400℃），反應時間長（4小時）。

發明內容

本發明提供一種套娃狀錳氧化合物納米晶復合粒子及其制備方法，該套娃狀錳氧化合物納米晶復合粒子外形呈球形，尺寸可控，流動性好，結構為外殼內核的套娃狀，外殼和內核的表面上布滿介孔，比表面積大，制備過程無需使用表面活性劑，方便易行、成本低。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

套娃狀錳氧化合物納米晶復合粒子，其特征在于：它的外形為球狀，粒徑為0.7～7μm，BET比表面積20~310m²/g；它的結構為外殼內核的套娃狀，外殼和內核均由錳氧化合物納米晶粒組成，外殼和內核的表面上布滿介孔。

按上述方案，所述套娃狀錳氧化合物納米晶復合粒子的介孔為2-50nm。

按上述方案，所述錳氧化合物為二氧化錳、三氧化二錳、四氧化三錳中的一種或它們的混合物。

如上所述套娃狀錳氧化合物納米晶復合粒子的制備方法，包括：

超聲輔助沉淀步驟：將可溶性錳鹽水溶液和碳酸氫銨水溶液同時加入到反應容器中，在攪拌和超聲雙重作用下進行超聲輔助沉淀反應，然后料液分離后將固狀物料干燥，得到球形碳酸錳納米晶復合粒子；所述可溶性錳鹽和碳酸氫銨的摩爾比為1:1~1.5；

焙燒步驟：將所獲得的球形碳酸錳納米晶復合粒子焙燒，焙燒溫度為350～1000℃，焙燒時間為0.08～5小時，得到套娃狀錳氧化合物納米晶復合粒子。

按上述方案，所述可溶性錳鹽為硫酸錳、氯化錳、硝酸錳中的一種或兩種的混合物。

按上述方案，所述可溶性錳鹽水溶液的質量濃度為1-25wt%。

按上述方案，所述碳酸氫銨水溶液的質量濃度為1-25wt%。

按上述方案，所述攪拌轉速為50～1500轉/分鐘；所述超聲頻率為20~50KHz，超聲功率密度為大于20瓦/升反應液。

按上述方案，所述沉淀反應時間為0.1～5小時。