[发明专利]一种二氧化锰纳米棒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化锰纳米棒的制备。

背景技术

二氧化锰是研究较为广泛的多功能过渡金属氧化物，它具有环境友好、价格低廉、资源丰富等优点，并具有优异的物理和化学性能。由于它的形貌多态性及晶体结构的丰富性(如α、β、Y等晶型)，经常被用在催化、离子交换、分子筛吸附、生物传感器、电池电极材料及储能能领域。

近年来，纳米二氧化锰特别是一维二氧化锰纳米结构如纳米针、纳米棒、纳米线、纳米管等由于独特的光学、电学、磁学以及机械性能而备受关注。如何由成本低廉的原材料，环境友好简单可行的制备工艺，制备出一维纳米二氧化锰具有重大的意义。

目前一维纳米材料的制备方法，主要有水热、回流、溶胶凝胶、液相沉淀、超声、电化学沉积等。但是它们具有氧化剂成本高、反应温度高、反应时间长、实验操作复杂、能耗大等缺点，限制了其工业化生产。中国专利201010221314.6，用KBrO₃和MnSO₄为原料，采用微波水热技术合成，由于该发明在水热条件下合成，使得合成条件复杂，且合成粒径较大在1到2微米之间。中国专利200910031024.2，利用氯化锰与异丙醇配成混合溶液，再加入高锰酸钾得到纳米的二氧化锰，氧化剂高锰酸钾价格昂贵，大大增加了合成成本。Minki Jo，Young-Ki Lee等以过硫酸铵为氧化剂，硫酸锰为原料，在高压反应釜中，制得纳米级的二氧化锰(Minki Jo，Young-Ki Lee，Kwang Man Kim，et al.Nanoparticle-Nanorod Core-Shell LiNi_0.5Mn_1.5O₄Spinel Cathodes with High Energy Density for Li-lon Batteries[J].J.Electrochem.Soc.2010，157(7)：841-845)，氧化剂过硫酸铵的使用增加了成本且容易对环境造成污染，反应釜的使用增加了生产工艺上的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化锰纳米棒的制备方法。

本发明是一种二氧化锰纳米棒的制备方法，其步骤为：

(1)将锰盐与醇水溶液配成混合溶液，所用的锰盐为在醇中溶解度为：大于0.005g/mL，小于1g/mL；

(2)向混合溶液中加入氧化剂，得到黑色溶液，静置1～30分钟；

(3)在机械搅拌或者超声振荡条件下，向黑色溶液里加适量水，或者稀酸溶液，逐渐析出颗粒均匀的黑色沉淀物；

(4)将黑色沉淀物离心分离，并用水进行洗涤，120℃下干燥即得二氧化锰纳米棒。

本发明氧化剂为一些弱的氧化剂，比如氧气、次氯酸、双氧水等，价格低廉且对环境污染小；合成所需设备简单，无需高温高压条件；完成整个工艺流程的时间很短，不到1h。

附图说明

图1是实施例一所得二氧化锰纳米棒的透射电镜图片，图2是本发明实施案例一中所得纳米二氧化锰的XRD谱图；图3实施例二所得的二氧化锰纳米棒的透射电镜图片；图4实施例三所得的二氧化锰纳米棒的透射电镜图片；图5实施例四所得的二氧化锰纳米棒的透射电镜图片。

具体实施方式

本发明是一种二氧化锰纳米棒的制备方法，其步骤为：

(1)将锰盐与醇水溶液配成混合溶液，所用的锰盐为在醇中溶解度为：大于0.005g/mL，小于1g/mL；

(2)向混合溶液中加入氧化剂，得到黑色溶液，静置1～30分钟；

(3)在机械搅拌或者超声振荡条件下，向黑色溶液里加适量水，或者稀酸溶液，逐渐析出颗粒均匀的黑色沉淀物；

(4)将黑色沉淀物离心分离，并用水进行洗涤，120℃下干燥即得二氧化锰纳米棒。

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例一，本发明二氧化锰纳米棒的制备方法，其步骤为：

(1)称取Mn(CH₃COO)₂·4H₂O 1.0g与30mL无水乙醇混合配成溶液；

(2)向步骤一所得溶液中滴加2mL 30％H₂O₂，静置10min；

(3)在搅拌条件下，向步骤二中慢慢加入80mL蒸馏水，此时会从黑色溶液里逐渐析出颗粒均匀的黑色沉淀物。

(4)将步骤三得到的黑色沉淀离心、洗涤，120℃喷雾干燥即得二氧化锰纳米棒。