[发明专利]六方水钠锰矿纳米花的可控合成方法

说明书

本发明涉及矿质材料技术领域，尤其是涉及六方水钠锰矿纳米花的可控合成方法，该方法包括以下步骤：1)将KMnO₄溶液加热煮沸，搅拌状态下，滴加浓HCl，滴加完毕后开始计时，继续反应10‑40min，温度控制在50‑70℃后保温22‑26h，得到反应液；2)再对冷却后的反应液进行抽滤，得到黑褐色沉淀物；3)将得到的黑褐色沉淀物用蒸馏去离子水清洗，然后将黑褐色沉淀物冻干并研磨，即得成品。本发明技术方案在六方水钠锰矿合成过程中研究了各因素以及同一因素不同水平对六方水钠锰矿矿物晶体的结构和形貌的影响及其机制，了解其微观结构形成机制，不仅有利于可控合成不同大小和形状的六方水钠锰矿，更有利于了解其在环境中的形成过程，推测当地环境变化有重要的意义。

技术领域

本发明属于矿质材料技术领域，尤其涉及六方水钠锰矿纳米花的可控合成方法。

背景技术

氧化锰矿物常常形成于地球各圈层的界面，环境变化和气候特点都会在它们或其富集体(如锰结核、锰胶膜等)中留下烙印，使其成为反映成土过程和环境演变的信息载体(Brown et al 2013,Lu et al 2019,Lee et al 2019)。因此，研究土壤氧化锰矿物对了解土壤演变、植物营养调控、土壤污染防治、土壤生态环境保护具有重要的理论和实践意义(Shindo andHuang,1992,Post 1999,Shaughnessy et al 2003,Tebo et al 2004,Najafpour et al,2012,Bargar et al 2013)。然而，由于土壤中氧化锰矿物含量较低、结晶弱，使得人们目前更多的是通过实验室的研究来推理自然条件下氧化锰矿物的形成、转化及其环境行为。

在材料领域，纳米花球状作为一种比表面积大、具有各向异性的3D分层结构，成为许多合成材料的理想形貌。例如Y₂O₃:Eu³⁺、Ni、TiO₂、Ni-Fe合金、BiOBr等等，这些材料广泛应用于制备光源、磁性、半导体、催化氧化、污水处理、光化学、润滑油等各个领域(Zeng et al2007,Liu et al 2010,Guan et al 2011,Tian et al 2011,Yang et al 2015)。花球状颗粒的大小和微观形态大大影响着材料的性能，因此研究花球状形貌的可控合成，对于纳米花材料的灵活应用和改性十分重要。

酸性水钠锰矿作为一种层状锰氧化物，其不仅在海洋和土壤中广泛存在，也广泛应用于离子交换、催化、电池储能和超级电容的制备上(Bach et al 1995,Suib 1998,Villalobos et al 2003,2006)。由于其结晶度较弱、比表面积大、表面电荷高等特点，其对Pb²⁺的吸附和对Cr和As氧化能力远高于碱性水钠锰矿(Zhao et al 2016,)。

然而酸性水钠锰矿作为一种纳米晶体，不同于微米晶体，其性质除受化学组成影响外，还受材料的结构、外形、大小和尺寸分布等因素的影响，因此研究不同合成因素对六方水钠锰矿纳米花的结构，尺寸和形貌的印象，不仅为纳米花材料的可控合成和应用提供了指导，还为研究环境中不同成因水钠锰矿经历了怎样的环境过程的研究提供了理论依据。

发明内容

本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供六方水钠锰矿纳米花的可控合成方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

六方水钠锰矿纳米花的可控合成方法，包括以下步骤：

1)将KMnO₄溶液在恒温油浴加热下煮沸，搅拌状态下，滴加浓HCl，滴加完毕后开始计时，继续反应10-40min，再升温至50-70℃后保温22-26h，得到反应液；

2)将得到的反应液冷却，再对冷却后的反应液进行抽滤，得到黑褐色沉淀物；