CN1830814A

CN1830814A - 高品质磁性材料Mn3O4超细粉的制备方法

Info

Publication number: CN1830814A
Application number: CN 200610038939
Authority: CN
Inventors: 张永才; 唐井元; 张明; 郭荣
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2006-09-13

Abstract

本发明涉及高品质磁性材料Mn₃O₄超细粉制备方法。本发明将高锰酸钾粉末溶解于氢氧化钠水溶液，加入环己酮，搅拌后将其放入高压反应釜中，在150～180℃及自生压力下水热反应，自然冷却至室温开釜，将固体产物抽滤，蒸馏水洗涤，干燥得Mn₃O₄超细粉。解决了煅烧法反应温度和能耗高、Mn₃O₄粉末颗粒粗大、粒度分布宽、团聚严重、比表面积小、流动性差等缺点，也解决了金属Mn法较贵的金属Mn、添加剂，工艺复杂、能耗高、成本较高，产品颗粒大小和粒度分布控制难等缺陷。本发明原料便宜、工艺简化，反应温度和能耗低，成本低，易于大规模生产，且产品是单一四方相、结晶性好、纯相、颗粒细小(粒径＜1μm)、比表面积大的Mn₃O₄超细粉末，优良的磁性和催化性能。

Description

高品质磁性材料Mn3O4超细粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种磁性材料，特别涉及一种高品质磁性材料Mn₃O₄超细粉的制备方法。

背景技术

Mn₃O₄粉末和以之为原料制备的锰锌铁氧体软磁性材料，在电子和信息等工业中已经得到了广泛应用，可用于制造电子计算机中用来存储信息的磁芯、电话用变压器和高品质电感器、电视回扫变压器、磁记录用磁头、交流发电机、电磁铁、电感器、磁放大器、饱和电感器、天线棒，雷达技术中防空导弹系统、通讯系统、卫星接受技术、高频或射频电路的阻尼元件或屏蔽材料等。另外，Mn₃O₄超细粉末本身还可作为还原氮氧化物和硝基苯、氧化烷烃化合物、清除CO的高效催化剂。研究发现：结晶性好、纯相、颗粒细小(粒径＜1μm)、比表面积大的Mn₃O₄粉末在上述实际应用中会表现出较好的性能。

在本发明之前，Mn₃O₄粉末的工业化生产方法主要有两种：一是在1000℃左右的高温下煅烧各种锰的氢氧化物、硝酸盐、碳酸盐和硫酸盐等来获得Mn₃O₄粉末，该法的缺点是所需反应温度和能耗高，得到的Mn₃O₄粉末颗粒粗大、粒度分布宽、团聚严重、比表面积小、流动性差，导致产品的质量和性能较差；二是金属Mn法又称电解金属锰粉悬浮液氧化法或电解金属锰锈蚀法，它是以电解金属锰片为原料，先将金属锰片粉碎制成悬浮液，利用空气或者氧气做氧化剂，在一定温度和添加剂浓度下制备四氧化三锰的一种方法(其工艺路线如下：电解金属锰片—制粉—氧化—洗涤—干燥—成品)，其不足之处是该法采用较贵的金属Mn作为原材料、需要添加剂、工艺和设备复杂、反应温度和能耗高、耗时长、生产成本较高，而且产品的颗粒大小和粒度分布也难以控制。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，发明、研制一种简单、便宜、低温、低能耗的高品质磁性材料Mn₃O₄超细粉的制备方法。

本发明的技术方案是：

高品质磁性材料Mn₃O₄超细粉的制备方法，其主要技术特征在于如下步骤：

(1)取一定量的高锰酸钾粉末溶解于氢氧化钠水溶液，然后加入适量环己酮，搅拌；

(2)将其放入密闭的高压反应釜中，在150～180℃及自生压力下进行水热反应；

(3)待其自然冷却到室温，开釜，将固体产物抽滤，用蒸馏水洗涤；

(4)干燥，得到Mn₃O₄超细粉。

本发明的优点和效果在于原材料便宜、易得，设备简单，生产工艺简化，反应温度和能耗低，整个过程生产成本低，易于进行大规模产业化生产，并且其产品是单一四方相、结晶性好、纯相、颗粒细小(粒径＜1μm)、比表面积大的Mn₃O₄超细粉末，具有优良的磁性和催化性能。

本发明的优越之处在下面的附图说明和具体实施方式中将进一步进行阐述。

附图说明

图1——本发明实施例1所制备的Mn₃O₄超细粉的X-射线衍射图。

图2——本发明实施例1所制备的Mn₃O₄超细粉的扫描电镜照片图。

图3——本发明实施例2所制备的Mn₃O₄超细粉的X-射线衍射图。

图4——本发明实施例2所制备的Mn₃O₄超细粉的扫描电镜照片图。

图5——本发明实施例3所制备的Mn₃O₄超细粉的X-射线衍射图。

图6——本发明实施例3所制备的Mn₃O₄超细粉的扫描电镜照片图。

具体实施方式

实施例1：

取1.58g KMnO₄粉末溶解于0.15mol/L的NaOH水溶液，再加入1.5mL环己酮(保持NaOH水溶液和环己酮的体积之和为40mL)，搅拌；然后将其放入50mL密闭的高压反应釜中，在150℃及自生压力下进行水热反应24h；待其自然冷却至室温后，将固体产物抽滤，用蒸馏水洗涤；干燥，即得到产品Mn₃O₄超细粉末。

试验结果说明：

如图1所示：本发明实施例1所制产物的X-射线衍射图(采用BrukerD8 Advance X-射线粉末衍射仪(Cu Kα辐射，λ＝1.5406)测定所制备材料的晶体结构)。其所有X-射线衍射峰从左到右分别对应于四方相Mn₃O₄的(101)、(112)、(200)、(103)、(211)、(202)、(220)、(204)、(105)、(312)、(303)、(321)、(224)、(400)、(206)、(305)、(413)、(412)、(404)晶面，说明实施例1所制产物为结晶性好的纯四方相Mn₃O₄。

如图2所示：本发明实施例1所制Mn₃O₄粉末的扫描电镜照片(采用荷兰Philips公司XL-30ESEM环境扫描电子显微镜对产物的形貌与尺寸进行观察)。从该图可知，所制产品大多为形貌不规则的晶粒、尺寸＜1μm。

实施例2：

取1.58g KMnO₄粉末溶解于1.0mol/L的NaOH水溶液，再加入1.5mL环己酮(保持NaOH水溶液和环己酮的体积之和为40mL)，搅拌；然后将其放入50mL密闭的高压反应釜中，在150℃及自生压力下进行水热反应24h；待其自然冷却至室温后，将固体产物抽滤，用蒸馏水洗涤；干燥，即得到产品Mn₃O₄超细粉末。

试验结果说明：

如图3所示：本发明实施例2所制产物的X-射线衍射图(仪器同实施例1)。其所有X-射线衍射峰从左到右分别对应于四方相Mn₃O₄的(101)、(112)、(200)、(103)、(211)、(202)、(220)、(204)、(105)、(312)、(303)、(321)、(224)、(400)、(206)、(305)、(413)、(412)、(404)晶面，说明实施例2所制产物为结晶性好的纯四方相Mn₃O₄。

如图4所示：本发明实施例2所制备Mn₃O₄超细粉的扫描电镜照片(仪器同实施例1)。从该图可知，所制产品大多为形貌不规则的晶粒、尺寸＜1μm。

实施例3：

取1.58g KMnO₄粉末溶解于0.30mol/L的NaOH水溶液，再加入1.5mL环己酮(保持NaOH水溶液和环己酮的体积之和为40mL)，搅拌；然后将其放入密闭的高压反应釜中，在180℃及自身压力下进行水热反应10小时；待其自然冷却至室温后，将固体产物抽滤，用蒸馏水洗涤；干燥，即得到所需Mn₃O₄超细粉末。

试验结果说明：

如图5所示：本发明实施例3所制产物的X-射线衍射图(仪器同实施例1)。其所有X-射线衍射峰从左到右分别对应于四方相Mn₃O₄的(101)、(112)、(200)、(103)、(211)、(202)、(220)、(204)、(105)、(312)、(303)、(321)、(224)、(400)、(206)、(305)、(413)、(412)、(404)晶面，说明实施例3所制产物为结晶性好的纯四方相Mn₃O₄。

如图6所示：本发明实施例3所制备Mn₃O₄超细粉的扫描电镜照片(仪器同实施例1)。从该图可知，所制产品为棒状和不规则形貌的晶粒、尺寸大多＜1μm。

显然，从上述实施步骤、数据、图表分析得知，本发明优于现有Mn₃O₄粉末的煅烧法、金属Mn法等制备方法。

Claims

1.高品质磁性材料Mn₃O₄超细粉的制备方法，其特征在于如下步骤：

(2)将其放入密闭的高压反应釜中，在150～180℃及自身压力下进行水热反应；

(4)干燥，得到Mn₃O₄超细粉。

2.根据权利要求1所述的高品质磁性材料Mn₃O₄超细粉的制备方法，其特征在于步骤(1)：氢氧化钠水溶液的浓度为0.15～1.0mol/L。

3.根据权利要求1所述的高品质磁性材料Mn₃O₄超细粉的制备方法，其特征在于步骤(2)：进行水热反应的时间为10～24小时。