CN102259928A - 一种制备Mn3O4纳米颗粒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备Mn₃O₄纳米颗粒的方法，包括以下步骤：1)将醋酸锰(Mn(CH₃COO)₂)或醋酸锰的水合物溶于去离子水配置成醋酸锰重量百分浓度为1％～10％的醋酸锰水溶液；2)在搅拌下向步骤1)的醋酸锰水溶液中加入氨水，调节pH值至9～10后继续搅拌4小时～10小时，得到含有沉淀的溶液；3)将步骤2)中含有沉淀的溶液干燥，得到Mn₃O₄纳米颗粒。该方法实现了在低温下制备Mn₃O₄，具有工艺简单、成本低、周期短、低能耗、无污染等优点，适合工业化生产；制备的Mn₃O₄颗粒尺寸为纳米级，并且颗粒分布比较均匀。

Description

一种制备Mn₃O₄纳米颗粒的方法

技术领域

本发明涉及金属氧化物的制备领域，具体涉及一种制备Mn₃O₄纳米颗粒的方法。

背景技术

锰锌铁氧体是电子工业的重要元件，广泛地应用于通信、声像设备、开关电源和磁头工业的软磁材料，近些年其消耗量稳步增长，另外，随着电子工业的迅速发展，对软磁铁氧体的质量提出了更高的要求。目前，我国生产的软磁铁氧体大多以分析纯的碳酸锰为原料，但存在很多缺点，例如碳酸锰加热分解时产生大量的CO₂气体，在烧成的软磁原件中易产生微裂纹，严重影响软磁产品的质量。而国外大都采用高纯的Mn₃O₄来生产优质的软磁元件，而国内只有少量的类似生产，这主要是因为国内Mn₃O₄的生产存在一些技术难题，Mn₃O₄主要依赖进口。因此，研制和开发高品质的Mn₃O₄已成为保证优质锌锰铁氧体的关键。在现有技术中，Mn₃O₄的制备方法有很多，按工艺可分Fe-Mn合金法，碳酸锰法，锰盐法，电解金属锰悬浮氧法，水热法，化学沉淀法等。如：中国专利ZL200710179579.2中公开了一种四氧化三锰制备的方法，采用锰矿石浸出液的净化液-硫酸锰溶液为原料，用碳酸(氢)盐作沉淀剂，将硫酸锰中溶液的锰离子沉淀为碳酸锰沉淀物，再在120～800℃下，用空气或氧气将碳酸锰经热氧化分解为含二氧化锰、一氧化锰和碳酸锰等的锰的混合物，然后在800℃～1200℃下将锰的混合物焙烧为四氧化三锰。

其中，碳酸锰法和Fe-Mn合金法需要高温或需要酸碱多次滤洗，过程复杂，且容易引入杂质。而水热法、化学沉淀法和锰盐法存在产量小、废水污染、反应条件苛刻、原料成本高等缺陷。

发明内容

本发明提供了一种低温制备Mn₃O₄纳米颗粒的方法，该方法具有工艺简单、成本低、周期短、低能耗、无污染等优点，适合工业化生产。

一种制备Mn₃O₄纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

1)将醋酸锰(Mn(CH₃COO)₂)或醋酸锰的水合物溶于去离子水配置成醋酸锰重量百分浓度为1％～10％的醋酸锰水溶液；

2)在搅拌下向步骤1)的醋酸锰水溶液中加入氨水，调节pH值至9～10后继续搅拌4小时～10小时，得到含有沉淀的溶液；

3)将步骤2)中含有沉淀的溶液干燥，得到Mn₃O₄纳米颗粒。

为了达到更好的发明效果，优选：

所述的醋酸锰的水合物可选用常用的水合物，如醋酸锰四水合物(Mn(CH₃COO)₂·4H₂O)。

所述的氨水的重量百分浓度为10％～40％。

所述的干燥的温度为30℃～60℃。

所述的搅拌可采用常规的搅拌装置，从便于操作的角度考虑优选磁力搅拌。

本发明具有以下优点：

1、本发明在低温如环境温度下制备Mn₃O₄，无需加热，具有工艺简单、成本低、周期短、低能耗、无污染等优点，适合工业化生产。

2、本发明制备的Mn₃O₄颗粒尺寸为纳米级，并且颗粒分布比较均匀。

附图说明

图1为实施例1所得Mn₃O₄的X射线衍射图谱；

图2为实施例1所得Mn₃O₄的扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1

称取3克Mn(CH₃COO)₂·4H₂O置于烧杯中，在烧杯中加入200毫升去离子水得到醋酸锰重量百分浓度为1％的醋酸锰水溶液。用氨水调节醋酸锰水溶液的pH值至9，边滴加重量百分浓度为10％的氨水边磁力搅拌，pH值至9后继续搅拌4小时后得到棕色的浑浊液，然后将烧杯置于烘箱内，经60℃充分干燥后得到产物。

将所得产物经XRD表征，见图1，与Mn₃O₄的标准衍射谱(PDF#24-0734)相比较表明：产物为单相Mn₃O₄。对产物的扫描电镜观察表明，产物的颗粒大小为纳米级，且尺寸分布均匀，扫描电镜图见图2。

实施例2

称取2克Mn(CH₃COO)₂·4H₂O置于烧杯中，在烧杯中加入80毫升去离子水得到醋酸锰重量百分浓度为1％的醋酸锰水溶液。用氨水调节醋酸锰水溶液的pH值至10，边滴加重量百分浓度为20％的氨水边磁力搅拌，pH值至10后继续搅拌8小时后得到棕色的浑浊液，然后将烧杯置于烘箱内，经50℃充分干燥后得到产物。

将所得产物经XRD表征，表明：产物为单相Mn₃O₄。对产物的扫描电镜观察表明，产物的颗粒大小为纳米级，且尺寸分布均匀。

实施例3

称取5克Mn(CH₃COO)₂·4H₂O置于烧杯中，在烧杯中加入32毫升去离子水得到醋酸锰重量百分浓度为9.9％的醋酸锰水溶液。用氨水调节醋酸锰水溶液的pH值至9.5，边滴加重量百分浓度为25％的氨水边磁力搅拌，pH值至9.5后继续搅拌10小时后得到棕色的浑浊液，然后将烧杯置于烘箱内，经30℃充分干燥后得到产物。

将所得产物经XRD表征，表明：产物为单相Mn₃O₄。对产物的扫描电镜观察表明，产物的颗粒大小为纳米级，且尺寸分布均匀。

实施例4

称取3克Mn(CH₃COO)₂·4H₂O置于烧杯中，在烧杯中加入40毫升去离子水得到醋酸锰重量百分浓度为4.9％的醋酸锰水溶液。用氨水调节醋酸锰水溶液的pH值至9.2，边滴加重量百分浓度为20％的氨水边磁力搅拌，pH值至9.2后继续搅拌6小时后得到棕色的浑浊液，然后将烧杯置于烘箱内，经40℃充分干燥后得到产物。

将所得产物经XRD表征，表明：产物为单相Mn₃O₄。对产物的扫描电镜观察表明，产物的颗粒大小为纳米级，且尺寸分布均匀。

实施例5

称取3克Mn(CH₃COO)₂·4H₂O置于烧杯中，在烧杯中加入70毫升去离子水得到醋酸锰重量百分浓度为2.9％的醋酸锰水溶液。用氨水调节醋酸锰水溶液的pH值至9.8，边滴加重量百分浓度为40％的氨水边磁力搅拌，pH值至9.8后继续搅拌7小时后得到棕色的浑浊液，然后将烧杯置于烘箱内，经55℃充分干燥后得到产物。

将所得产物经XRD表征，表明：产物为单相Mn₃O₄。对产物的扫描电镜观察表明，产物的颗粒大小为纳米级，且尺寸分布均匀。

Claims (5)

1.一种制备Mn₃O₄纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

1)将醋酸锰或醋酸锰的水合物溶于去离子水配置成醋酸锰重量百分浓度为1％～10％的醋酸锰水溶液；

2)在搅拌下向步骤1)的醋酸锰水溶液中加入氨水，调节pH值至9～10后继续搅拌4小时～10小时，得到含有沉淀的溶液；

3)将步骤2)中含有沉淀的溶液干燥，得到Mn₃O₄纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的制备Mn₃O₄纳米颗粒的方法，其特征在于，所述的醋酸锰的水合物为醋酸锰四水合物。

3.根据权利要求1所述的制备Mn₃O₄纳米颗粒的方法，其特征在于，所述的氨水的重量百分浓度为10％～40％。

4.根据权利要求1所述的制备Mn₃O₄纳米颗粒的方法，其特征在于，所述的干燥的温度为30℃～60℃。

5.根据权利要求1所述的制备Mn₃O₄纳米颗粒的方法，其特征在于，所述的搅拌为磁力搅拌。

Images