[發明專利]納米磷酸錳的制備方法

無效

• 申請號: 201210382814.7
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102849715A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 余建國;范俊琴;金池;趙永男;薛旭飛
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種納米磷酸錳的制備方法，屬于材料技術領域。

技術背景

近幾十年，納米材料引起了人們很大的關注，它在存儲設備、光電子學、電子學等方面起到了重要的作用。近來，金屬磷酸鹽的制備廣受關注.因為磷酸鹽結構的多樣性，不僅可以做吸附劑、催化劑、催化劑載體、離子交換劑，而且在耐熱、耐摩擦等方面有潛在的應用前景，還被廣泛應用于非線性的光學材料、傳感器、分子識別和磁材料等方面。多種磷酸鹽如GePO₄、NiPO₄、BiPO₄、CoPO₄、MoPO₄等已經被相關文獻報道。

錳元素的化合價比較多，Mn³⁺或Mn⁺都被廣泛應用于電池和催化過程中。目前，有關三價磷酸錳的化合物如MnPO₄·0.962D₂O·0.038H₂O，H₂MnP₃O₁₀·2H₂O，MnP₃O₉，MnPO₄·H₂O，NH₄Mn₂O(PO₄)(HPO₄)·H₂O和MnHP₂O₇等已被制備和表征。但是在研究磷酸錳的制備過程中，發現通常用水熱方法、高溫方法或者自然條件下合成磷酸錳和水合磷酸錳。水熱反應可以降低體系黏度，加劇擴散過程，但是在溶液中低濃度的Mn³⁺和Mn⁴⁺在合成高質量磷酸錳晶體上存在困難；高溫合成方法又會使Mn³⁺或Mn⁴⁺很容易被還原為Mn²⁺；自然條件下合成的磷酸錳的純度比較低。本發明在常壓下，以常見的高錳酸鉀、磷酸、草酸等通過氧化還原方法合成磷酸錳。該發明反應條件溫和，工藝簡單，能耗低污染少，所得納米磷酸錳純度高，分散性好，粒徑分布較均勻。

發明內容

本發明的特點在于高錳酸鉀和磷酸作為原料，在強酸條件下用草酸還原；產品的分散性好、純度高；產品呈棒狀或顆粒狀。

本發明所述的納米磷酸錳制備方法，關鍵之一在于：高錳酸鉀還原過程的酸度控制，解決的辦法是強酸條件下將高錳酸鉀滴加到磷酸、草酸、硫酸的混合溶液中，同時保持反應過程溶液為酸性；關鍵之二在于：控制滴加過程水浴溫度，低于40℃得到純度高的磷酸錳納米顆粒，高于60℃得到純度高的磷酸錳納米棒。

本發明的技術方案是：在水浴下，將高錳酸鉀滴到磷酸、草酸、硫酸的混合溶液中，滴加完畢，恒溫靜置24小時以上，離心并用水洗滌3次，80℃干燥可得到磷酸錳的納米棒或納米顆粒。反應方程為：

2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O

MnO₄^-+4Mn²⁺+5PO₄^3-+8H⁺→5MnPO₄+4H₂O

本發明中用硫酸調節混合溶液H⁺濃度為0.4～3mol/L。

本發明高錳酸鉀的濃度在0.05～0.25mol/L，草酸根離子濃度在0.1～0.5mol/L，反應過程必須保證高錳酸鉀和草酸按計量比1∶2反應。

本發明滴加溫度為10～100℃，恒溫靜置溫度為100～200℃。

附圖說明

圖1為實施例一制備的磷酸錳納米棒的X光衍射譜(XRD)。

圖2為實施例一制備的磷酸錳納米棒的透射電鏡(TEM)照片。

圖3為實施例二制備的磷酸錳納米顆粒的XRD譜圖。

圖4為實施例二制備的磷酸錳納米顆粒的TEM照片。

具體實施方式

實施例1