[發(fā)明專利]一種純相β?MnO2的制備方法

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• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106830088A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾科霖;王瑩;南雅詩;楊澤超;程高;葉飛;孫明;余林
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務(wù)所(普通合伙)11491
• 代理人: 黃耀鈞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料合成領(lǐng)域，特別涉及一種純相β-MnO₂的制備方法。

背景技術(shù)

錳元素(Mn)在自然資源相對豐富，是僅次于鐵的重金屬元素，價格便宜且無毒。二氧化錳是眾多錳氧化物中的一種，由于Mn有多種可變的氧化態(tài)，導(dǎo)致電子很容易發(fā)生轉(zhuǎn)移，因此MnO₂具有良好的催化活性與電化學(xué)性能。β-MnO₂是MnO₂各晶型中最穩(wěn)定的一種，可以利用水熱法很容易制備得到。目前，合成β-MnO₂最常見的方法是通過氧化還原反應(yīng)或者高溫煅燒前驅(qū)體等方法制備的。例如，Zheng等采用氯酸鈉氧化硫酸錳，在PVP的作用下通過水熱法可以合成管狀形貌的β-MnO₂(J.Phys.Chem.B,2005,109,16439-16443)；Cheng等利用硝酸錳作為反應(yīng)物，通過水熱法在170℃的溫度下合成了β-MnO₂(Inorg.Chem.,2006,45,2038-2044)；除了水熱法以外，還可以先合成MnOOH，然后將其在空氣中高溫鍛燒合成β-MnO₂(Chem.Commun.,2011,47,1264-1266)。層狀二氧化錳(δ-MnO₂)是一種亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，它在特定的條件下可以轉(zhuǎn)化為隧道狀結(jié)構(gòu)的MnO₂。目前，以δ-MnO₂作為反應(yīng)物來合成β-MnO₂鮮見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種純相β-MnO₂的制備方法。

一種純相β-MnO₂的制備方法，含有如下步驟：將層狀氧化錳固體粉分散至酸性溶液當(dāng)中，攪拌均勻后轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在120℃溫度下靜置反應(yīng)24h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌、干燥，即得到所述的純相β-MnO₂。

進一步的，所述的酸為鹽酸。

進一步的，所述酸的摩爾濃度為0.4～0.5mol./L。

進一步的，所述層狀氧化錳由如下含驟合成：將葡萄糖與高錳酸鉀加入至蒸餾水溶液當(dāng)中，劇烈攪拌后得到凝膠，然后將剩余的水倒去后將該凝膠放置于110℃下干燥12h得到干凝膠；最后將干凝膠煅燒2h后，并將所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌、干燥，即得到所述的層狀氧化錳。

更進一步的，所述葡萄糖與高錳酸鉀的摩爾比為3:2。

更進一步的，所述煅燒溫度為450℃

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明提供了一種兩步法制備純相β-MnO₂的方法，該制備方法簡單、控制方便、產(chǎn)量大、易于工業(yè)化等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實施例制備的β-MnO₂的X射線衍射圖。

圖2為本發(fā)明的實施例制備的β-MnO₂的掃描電鏡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細的說明，實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，不是對本發(fā)明的限定。

如無特別說明，本發(fā)明的層狀氧化錳均按如下步驟合成：將0.03mol葡萄糖與0.02mol高錳酸鉀加入至100mL蒸餾水溶液當(dāng)中，劇烈攪拌后得到凝膠，然后將剩余的水倒去后將該凝膠放置于110℃下干燥12h得到干凝膠；最后將干凝膠在450℃下煅燒2h后，并將所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌、干燥，即得到所述的層狀氧化錳。

實施例

將0.4g上述方法所得的層狀氧化錳固體粉分散至30mL鹽酸溶液當(dāng)中，其中，鹽酸的濃度為0.5mol/L，攪拌均勻后轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在100℃溫度下靜置反應(yīng)24h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌、干燥，即得到所述的純相β-MnO₂。

然后將上述β-MnO₂進行表征，其X射線衍射圖如圖1，從圖1可以看出，其與JCPDF標準卡PDF#24-0735型號的β-MnO₂對應(yīng)；圖2為本實施例制備的β-MnO₂的掃描電鏡圖，從圖2可以看出，其為一種一維納米棒結(jié)構(gòu)。本制備方法所選用的原料中，陰離子只含有氯離子，在強酸性條件下有利于誘導(dǎo)生成β-MnO₂。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。