一種純相β?MnO2的制備方法與流程

本發明涉及納米材料合成領域，特別涉及一種純相β-MnO₂的制備方法。

背景技術：

錳元素(Mn)在自然資源相對豐富，是僅次于鐵的重金屬元素，價格便宜且無毒。二氧化錳是眾多錳氧化物中的一種，由于Mn有多種可變的氧化態，導致電子很容易發生轉移，因此MnO₂具有良好的催化活性與電化學性能。β-MnO₂是MnO₂各晶型中最穩定的一種，可以利用水熱法很容易制備得到。目前，合成β-MnO₂最常見的方法是通過氧化還原反應或者高溫煅燒前驅體等方法制備的。例如，Zheng等采用氯酸鈉氧化硫酸錳，在PVP的作用下通過水熱法可以合成管狀形貌的β-MnO₂(J.Phys.Chem.B,2005,109,16439-16443)；Cheng等利用硝酸錳作為反應物，通過水熱法在170℃的溫度下合成了β-MnO₂(Inorg.Chem.,2006,45,2038-2044)；除了水熱法以外，還可以先合成MnOOH，然后將其在空氣中高溫鍛燒合成β-MnO₂(Chem.Commun.,2011,47,1264-1266)。層狀二氧化錳(δ-MnO₂)是一種亞穩態結構，它在特定的條件下可以轉化為隧道狀結構的MnO₂。目前，以δ-MnO₂作為反應物來合成β-MnO₂鮮見報道。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種純相β-MnO₂的制備方法。

一種純相β-MnO₂的制備方法，含有如下步驟：將層狀氧化錳固體粉分散至酸性溶液當中，攪拌均勻后轉入聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，在120℃溫度下靜置反應24h，所得產物經過濾、洗滌、干燥，即得到所述的純相β-MnO₂。

進一步的，所述的酸為鹽酸。

進一步的，所述酸的摩爾濃度為0.4～0.5mol./L。

進一步的，所述層狀氧化錳由如下含驟合成：將葡萄糖與高錳酸鉀加入至蒸餾水溶液當中，劇烈攪拌后得到凝膠，然后將剩余的水倒去后將該凝膠放置于110℃下干燥12h得到干凝膠；最后將干凝膠煅燒2h后，并將所得產物經過濾、洗滌、干燥，即得到所述的層狀氧化錳。

更進一步的，所述葡萄糖與高錳酸鉀的摩爾比為3:2。

更進一步的，所述煅燒溫度為450℃

本發明具有如下有益效果：

本發明提供了一種兩步法制備純相β-MnO₂的方法，該制備方法簡單、控制方便、產量大、易于工業化等優點。

附圖說明

圖1為本發明的實施例制備的β-MnO₂的X射線衍射圖。

圖2為本發明的實施例制備的β-MnO₂的掃描電鏡圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進行詳細的說明，實施例僅是本發明的優選實施方式，不是對本發明的限定。

如無特別說明，本發明的層狀氧化錳均按如下步驟合成：將0.03mol葡萄糖與0.02mol高錳酸鉀加入至100mL蒸餾水溶液當中，劇烈攪拌后得到凝膠，然后將剩余的水倒去后將該凝膠放置于110℃下干燥12h得到干凝膠；最后將干凝膠在450℃下煅燒2h后，并將所得產物經過濾、洗滌、干燥，即得到所述的層狀氧化錳。

實施例

將0.4g上述方法所得的層狀氧化錳固體粉分散至30mL鹽酸溶液當中，其中，鹽酸的濃度為0.5mol/L，攪拌均勻后轉入聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，在100℃溫度下靜置反應24h，所得產物經過濾、洗滌、干燥，即得到所述的純相β-MnO₂。

然后將上述β-MnO₂進行表征，其X射線衍射圖如圖1，從圖1可以看出，其與JCPDF標準卡PDF#24-0735型號的β-MnO₂對應；圖2為本實施例制備的β-MnO₂的掃描電鏡圖，從圖2可以看出，其為一種一維納米棒結構。本制備方法所選用的原料中，陰離子只含有氯離子，在強酸性條件下有利于誘導生成β-MnO₂。

以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案，均應落在本發明的保護范圍之內。