CN103496745A - 多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法 - Google Patents

多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法，属于催化剂领域。多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法，包括如下步骤：将含有锰的溶液与有机溶剂按照体积比为（0.05～1）：1混合得到混合溶液；将所述混合溶液放入高压反应釜中，在150℃～180℃条件下反应1～3.5小时；反应结束后，取不溶性物质洗涤、干燥后得到所述多枝状纳米γ-MnOOH。本发明制备方法不需要添加任何表面活性剂，具有工艺流程简单、周期短、成本低廉等优点。

Description

多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法
技术领域
本发明属于催化剂领域，具体涉及多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法。
背景技术
MnOOH在催化剂、电化学、分子吸附、电致变色等方面都有十分重要的应用,尤其是其催化性能受到广泛重视。其中,MnOOH还可作为Li-Mn-O尖晶石结构和MnO2等其他锰氧化合物的前驱体。据报道,锰的氢氧化物特有的性质取决于其晶体形貌、晶体结构及其密度。在众多的锰的化合物中,MnOOH存在多种晶体（例如α、β以及γ相），其表面有较多的活性点,所以具有更高的催化活性。现有技术中，γ-MnOOH纳米材料的制备方法中，往往需添加表面活性剂,会引入杂质,杂质的清除使制备过程复杂化。
发明内容
本发明针对现有技术中制备反应条件较苛刻、难以得到纯物质等问题提供一种多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法，该方不需要任何的表面活性剂，具有工艺流程简单、周期短、成本低廉等优点。
多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法，包括如下步骤：
（1）将含有锰的溶液与有机溶剂按照体积比为（0.05～1）：1混合得到混合溶液；
（2）将步骤（1）所述混合溶液放入高压反应釜中，在150℃～180℃条件下反应1～3.5小时；
（3）步骤（2）反应结束后，取不溶性物质洗涤、干燥后得到所述多枝状纳米γ-MnOOH。
所述含有锰的溶液为Mn(NO3)2的无水乙醇溶液。
所述有机溶剂为四氯化碳、三氯甲烷中的一种或两种。
步骤（3）中采用过滤取滤渣或离心取沉淀的方法获得不溶性物质。
步骤（3）中所述洗涤方法为：先采用水洗涤，然后采用无水乙醇洗涤。
步骤（3）中所述干燥方法为：60℃～100℃条件下干燥10～12h。
有益效果：
1)      本发明不需要任何表面活性剂及模板，采用水热法就可以制备出多枝状γ-MnOOH。
2)      本发明制备工艺简单，周期短。
3)      本发明制得的γ-MnOOH经过热处理后得到的四氧化三铁的形态仍然为多枝状，可以有效的催化甲基蓝降解。另外，本发明制得的γ-MnOOH还可作为Li-Mn-O尖晶石结构和MnO2等其他锰氧化合物的前驱体，进一步制备电池、超级电容器、电化学相关器件及高分子复合材料等。
附图说明
图1为材料1的扫描电子显微镜的图像。
图2为材料2的X射线电子衍射图像。
具体实施方式
实施例1
将质量百分浓度为50%的Mn(NO3)2的无水乙醇溶液与四氯化碳按照体积比为0.05：1混合，得到混合溶液。将所述混合溶液放入高压反应釜中，于170℃进行水热反应3.5小时。反应结束后，过滤取滤渣，用蒸馏水洗涤沉淀3次，然后用无水乙醇洗涤沉淀3次，于100℃下干燥10h得到材料1。
通过材料1的X射线电子衍射图像（图2）可以看出，材料1为纯相的γ-MnOOH。通过材料1的扫描电子显微镜的图像（图1）可以看出，材料1中的γ-MnOOH尺寸达到纳米级别，形态为多枝状。
实施例2
将质量百分浓度为50%的Mn(NO3)2的无水乙醇溶液与三氯甲烷按照体积比为0.5：1混合，得到混合溶液。将所述混合溶液放入高压反应釜中，于160℃进行水热反应3小时。反应结束后，过滤取滤渣，用蒸馏水洗涤沉淀3次，然后用无水乙醇洗涤沉淀3次，于100℃下干燥10h得到材料2.
通过材料2的X射线电子衍射图像可以看出，材料2为纯相的γ-MnOOH。通过材料2的扫描电子显微镜的图像可以看出，材料2中的γ-MnOOH尺寸达到纳米级别，形态为多枝状。
实施例3
将质量百分浓度为50%的Mn(NO3)2的无水乙醇溶液与三氯甲烷、四氯化碳按照体积比为1：0.5：0.5混合，得到混合溶液。将所述混合溶液放入高压反应釜中，于180℃进行水热反应1.5小时。反应结束后，过滤取滤渣，用蒸馏水洗涤沉淀3次，然后用无水乙醇洗涤沉淀3次，于80℃下干燥11h得到材料3.
通过材料3的X射线电子衍射图像可以看出，材料3为纯相的γ-MnOOH。通过材料3的扫描电子显微镜的图像可以看出，材料3中的γ-MnOOH尺寸达到纳米级别，形态为多枝状。
应用实施例
将实施例1制备的材料1在高纯氮气保护条件下、300℃热处理3h（以速率5℃/min升温至300℃），得到多枝状的四氧化三锰。该四氧化三锰的形态与材料1的形态基本相同。将多枝状的四氧化三锰用作催化剂催化典型的工业污染物甲基蓝以检测其催化性能。取上述制备的四氧化三锰粉末0.1mmol加入到100mL、20mg/L的甲基蓝溶液中，然后加入20mL、质量百分浓度为30%的H2O2进行分解反应，用UV-Vis光谱仪检测反应不同时间后溶液中甲基蓝的浓度。当反应时间达到五分钟，溶液中仅含有0.4 mg甲基蓝，甲基蓝降解了80%；当反应时间达到40min，溶液中仅含有0.2 mg甲基蓝，甲基蓝降解90%。该结果说明了材料1具有非常好的催化甲基蓝降解的性能。
将实施例2制备的材料1、实施例3制备的材料3也采用如上方法进行处理，并催化甲基蓝降解，也能够达到同样的效果。

Claims (6)

1.多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将含有锰的溶液与有机溶剂按照体积比为（0.05～1）：1混合得到混合溶液；
（2）将步骤（1）所述混合溶液放入高压反应釜中，在150℃～180℃条件下反应1～3.5小时；
（3）步骤（2）反应结束后，取不溶性物质洗涤、干燥后得到所述多枝状纳米γ-MnOOH。
2.根据权利要求1所述多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法，其特征在于：所述含有锰的溶液为Mn(NO3)2的无水乙醇溶液。
3.根据权利要求2所述多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为四氯化碳、三氯甲烷中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法，其特征在于：步骤（3）中采用过滤取滤渣或离心取沉淀的方法获得不溶性物质。
5.根据权利要求4所述多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述洗涤方法为：先采用水洗涤，然后采用无水乙醇洗涤。
6.根据权利要求5所述多枝状纳米γ-MnOOH的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述干燥方法为：60℃～100℃条件下干燥10～12h。
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