[发明专利]一种氧化锰纳米球的制备方法

说明书

本发明属于纳米材料合成与制备领域，具体涉及一种氧化锰纳米球的制备方法。按一定比例混合CaSi₂粉、Mg粉、Al粉、MnO₂粉、Mn粉和MgO粉，并将混合好的粉末放入坩埚中于无风处用激光点火器点燃。坩埚内粉末燃烧反应结束后，仍维持无风状态，使目标产物(粉尘状)自然飘落、沉降并吸附于坩埚四周的镍盘表面。待全部目标产物沉降完毕，即可从镍盘表面收集附着于其上的氧化锰纳米球。采用本发明方法来制备氧化锰纳米球，设备投入小、生产效率高、操作简单、技术可复制性好、单批次产出总量高、加工过程环保无污染，所得氧化锰纳米球纯度高、品质优良，极具工业推广价值。

技术领域

本发明属于纳米材料合成与制备领域，具体涉及一种氧化锰纳米球的制备方法。

背景技术

锰氧化物种类繁多，各种锰氧化物的性能和用途不仅取决于Mn的价态还受其结构影响。通常所谓的氧化锰多是指化学式为MnO_x(x在1-2之间)的锰氧化物，具有隧道结构，主要用作催化剂、吸附剂、传感器、吸波剂、氧化锰锂原电池、锂离子电池正极、离子筛等的基础原料。纳米级别的氧化锰纳米球更是因为小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应而呈现出许多特殊性能，如更加优异的电化学特性、催化能力、吸波特性和吸附能力，以及良好的表面修饰、改性能力。

目前，氧化锰纳米球的合成与制备方法主要包括：化学气相沉积法、水热法、微乳液法、溶胶凝胶法、化学沉积法、电化学法、球磨法、微波辅助乳液法、模版法、溶液燃烧法、超声化学法等。这些方法制得的氧化锰纳米球纯度高、分散性好、颗粒分布均匀，且具有优良的电化学性能，但制备工艺繁复、对设备或操作经验要求高、单批次产出总量低、合成与制备周期长，且往往需要对最终产物或中间产物进行清洗，排出大量污染性废液，多停留在实验室研发或小规模低产量中试生产阶段。正是这些不足所带来的前期投入过高、生产效率过低、技术可复制性差、生产成本过高、废气废液不易处理等问题，造成了现有技术难以获得工业化应用。可见，为了满足低成本、高效、绿色环保的现代工业化规模生产要求，需要提出一种新的氧化锰纳米球制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有氧化锰纳米球制备技术的不足，提供了一种简单高效、绿色环保且产物纯度高的氧化锰纳米球制备方法。

本发明提供的氧化锰纳米球制备方法，通过如下步骤实现：

步骤(1)，按照质量份数分别为CaSi₂粉10.4-16.9份，Mg粉4.2-12.5份，Al粉9.5-15.9份，MnO₂粉46.3-58.7份，Mn粉6.1-9.0份，MgO粉4.6-5.9份的比例称取CaSi₂粉、Mg粉、Al粉、MnO₂粉、Mn粉和MgO粉，并将其均匀混合，放入坩埚中；

步骤(2)，将装有混合粉末的坩埚置于一镍盘上表面圆心处；

步骤(3)，于无风处用激光点火器点燃粉末，使之燃烧并发生反应；

步骤(4)，反应结束后，维持无风状态，使目标产物(粉尘状)自然飘落、沉降并吸附于镍盘表面；

步骤(5)，待全部目标产物沉降完毕，即可从镍盘表面收集附着于其上的氧化锰纳米球。

优选地，所述CaSi₂粉、Mg粉、Al粉、MnO₂粉、Mn粉和MgO粉的粒径为500-1000目。

优选地，所述镍盘直径为坩埚外径的2.5-5倍。。

优选地，所述坩埚材质为高纯石墨。

优选地，所制得的氧化锰纳米球直径分布在约40nm-719nm之间。

优选地，所制得的氧化锰纳米球的化学式为MnO_x(x＝1.32-1.78)。