CN104876274B - 一种四氧化三锰的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四氧化三锰的制备方法，属于磁性材料制备技术领域。具体步骤为：（1）称取硫酸锰和碳酸铵固体质量比为1：（1.0~1.6），溶解、搅拌，得到白色沉淀；（2）将步骤（1）所得沉淀物进行抽滤，洗涤沉淀物，再将抽滤得到的沉淀物固体移至烧杯100mL中，浆化；（3）将烧杯放入水浴锅中，采用同时滴加的方式加入pH为8~10的氨水和质量分数为5~10%的双氧水，反应6~12h；（4）将步骤（3）得到的混合物过滤、洗涤，在110~120℃、真空条件下干燥，制备目标产物四氧化三锰。本发明所提供的制备方法工艺流程简单，四氧化三锰产物稳定，经检测硫含量完全满足工业需求四氧化三锰的条件。

Description

一种四氧化三锰的制备方法
技术领域
本发明属于磁性材料制备技术领域，尤其涉及一种四氧化三锰的制备方法，具体为硫酸锰与碳酸铵制备四氧化三锰的方法。
背景技术
四氧化三锰（Mn3O4）是一类重要的氧化物材料，在诸如催化、分离、电池、传感等领域获得了广泛的应用。其中，Mn3O4可作为分解碳、氮氧化物的催化剂，选择性还原硝基苯的催化剂，是生产新一代软磁材料的主要原料，使用高纯度的四氧化三锰作为原料可制备高品质的锰锌铁氧体；可用于油漆或涂料中，加人四氧化三锰的油漆或涂料抗腐蚀性能得到明显的提高；近年来Mn3O4也用于锂离子二次电池锂锰氧（LiMn2O4）电极制备的原料。
随着电子产品的小型化和轻量化，要求电子器件的品质更优、性能更强，而制造高品质的电子器件不仅与其制造工艺有关。而且与其生产所用的原材料密切相关。我国软磁行业专家已普遍认为．原材料的质量已成为制备高档软磁铁氧体的一大障碍。因此为满足生产高品质锰锌铁氧体的要求，Mn3O4的质量也必须相应地提高。
Mn3O4的制备有多种方法，从制备原理来分为两大类：一类是低价锰的氧化，一类是高价锰的还原；按制备所需原料可分为金属锰法、高价锰氧化物法、碳酸锰法、锰盐法等；另外从工艺和反应性质分为火法和湿法两大种。尽管制造Mn3O4的方法有多种，但由于在制造过程中所需的原料来源、设备及生产出来的Mn3O4的质量等问题，使得绝大部分的方法为实验方法。在实际生产中，目前国内主要是以电解金属锰为原料来生产Mn3O4，由于金属锰价格昂贵，使得该法的生产成本高，效益差。在MnSO4溶液中Mn2+被直接氧化时，体系中存在大量的SO4 2-离子，SO4 2-容易夹杂在产品中，而Mn3O4主要用于生产软磁铁氧体，大量的SO4 2-离子在高温时，容易发生分解，生成二氧化硫，容易腐蚀设备，影响产品的质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用硫酸锰与碳酸铵制备四氧化三锰的方法。
本发明提供的一种四氧化三锰的制备方法，所述方法依次按如下步骤进行：
（1）称取一定质量的硫酸锰和碳酸铵固体质量比为1：（1.0~1.6），然后进行溶解、搅拌，充分反应得到白色沉淀，静置2~3h；
（2）将步骤（1）所得沉淀物进行抽滤，并用蒸馏水洗涤沉淀物2~3次，再将抽滤得到的沉淀物固体移至烧杯100mL中，按液固比为20:1加入去离子蒸馏水；
（3）将烧杯放入水浴锅中，温度控制在40℃~60℃，采用同时滴加的方式加入pH为8~10的氨水和质量分数为5~10%的双氧水，并用磁力搅拌棒搅拌，转速控制在100r/min~150r/min，反应6~12h；
（4）将步骤（3）得到的混合物过滤、洗涤，在110~120℃、真空条件下干燥，制备目标产物四氧化三锰。
进一步的所述的步骤（1）中硫酸锰与碳酸铵固体质量比为1：（1.1~1.5）。
进一步的所述的步骤（3）中采用同时滴加氨水和双氧水且滴加速度为5~15滴/min。
本发明采用硫酸锰和碳酸铵反应生成碳酸锰，碳酸锰与双氧水在水浴加热条件下进一步反应，得到Mn3O4，由于Mn3O4处在酸性溶液中且受热的条件下，易被氧气氧化成二氧化锰，氨水为弱碱性溶液，有效防止Mn3O4被氧气氧化，氨水易分解呈水和氨气，对Mn3O4的品质没有影响；反应最终得到的产物在真空条件下干燥，进一步Mn3O4防止被氧化成二氧化锰。
此外，步骤（1）反应生成的硫酸铵，易溶于水，同时碳酸铵为过量，生成的碳酸锰中含有极少量的SO4 2-，碳酸铵受热易分解，同样不会影响四氧化三锰产物的品质。
该发明所提供的制备方法工艺流程简单，投资少，得到的四氧化三锰产物稳定，品质高，经检测硫含量完全满足工业需求四氧化三锰的条件。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
取硫酸锰晶体与碳酸铵质量比为1:1于烧杯中，加入去离子蒸馏水，搅拌，充分反应得到白色沉淀，静置2h，进行抽滤，然后将固体洗涤3次；按上述步骤得到碳酸锰固体，将其浆化，置于100mL烧杯中，按液固比为20:1加入去离子蒸馏水，pH为8.0的氨水、10%H2O2滴加速度均为15滴/min，并用磁力搅拌棒搅拌，转速控制在130r/min；采用水浴加热，温度为40℃，反应8小时后，将得到的混合物过滤、洗涤，在110℃、真空条件下干燥，制备目标产物四氧化三锰，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其他的物理指标，见表2。
实施例2同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其他的物理指标，见表2。
实施例3同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其他的物理指标，见表2。
实施例4同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其他的物理指标，见表2。
实施例5同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其他的物理指标，见表2。
实施例6同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其他的物理指标，见表2。
实施例7同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其他的物理指标，见表2。
实施例8同实施例1的步骤，具体工艺参数见表1。测定产品中锰的总含量及其他的物理指标，见表2。
表1工艺参数
对上述多个实施例得到的目标产物进行测定，由下表列出：
表2锰总含量及其他的物理指标
由上表2数据可以看出，本发明所得到的Mn3O4，锰含量高，比表面积高，2且硫含量小于2%，完全可以满足生产高品质锰锌铁氧体的要求。

Claims (3)

1.一种四氧化三锰的制备方法，其特征在于所述方法依次按如下步骤进行：
（1）称取一定质量的硫酸锰和碳酸铵固体质量比为1：（1.0~1.6），然后进行溶解、搅拌，充分反应得到白色沉淀，静置2~3h；
（2）将步骤（1）所得沉淀物进行抽滤，并用蒸馏水洗涤沉淀物2~3次，再将抽滤得到的沉淀物固体移至烧杯100mL中，按液固比为20:1加入去离子蒸馏水；
（3）将烧杯放入水浴锅中，温度控制在40℃~60℃，采用同时滴加的方式加入pH为8~10的氨水和质量分数为5~10%的双氧水，并用磁力搅拌棒搅拌，转速控制在100r/min~150r/min，反应6~12小时；
（4）将步骤（3）得到的混合物过滤、洗涤，在110~120℃、真空条件下干燥，制备目标产物四氧化三锰。
2.根据权利要求1所述的四氧化三锰的制备方法，其特征在于所述的步骤（1）中硫酸锰与碳酸铵固体质量比为1：（1.1~1.5）。
3.根据权利要求1或2所述的四氧化三锰的制备方法，其特征在于所述的步骤（3）中采用同时滴加氨水和双氧水且滴加速度为5~15滴/min。
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