一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，它涉及一种纳米二氧化锰粉体的制备方法。本发明的目的是要解决现有方法制备的二氧化锰不是油溶性的，制备的二氧化锰尺寸大，易团聚的问题。方法：一、制备高锰酸钾溶液；二、制备过氧化氢溶液；三、向高锰酸钾溶液中滴加过氧化氢溶液，搅拌反应后加入沉降剂，再搅拌反应；再进行降温、静置、清洗、干燥、研磨，得到油溶性单分散纳米二氧化锰粉体。本发明制备的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的粒径为1nm～80nm，本发明可以得到尺寸小、单分散的纳米二氧化锰稳定的晶型和形貌。本发明适用于制备油溶性单分散纳米二氧化锰粉体。
1.一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，其特征在于一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法是按以下步骤完成的：一、将高锰酸钾溶解到蒸馏水中，得到高锰酸钾溶液；
步骤一中所述的高锰酸钾溶液的质量分数为3％～10％；
二、将质量分数为30％的过氧化氢溶液进行稀释，得到质量分数为2％～5％的过氧化氢溶液；
三、将步骤一中得到的高锰酸钾溶液加热至35℃～50℃，再向温度为35℃～50℃的高锰酸钾溶液中以5滴/min～15滴/min的滴加速度滴加步骤二得到的质量分数为2％～5％的过氧化氢溶液；得到反应液；将反应液升温至75℃～85℃，再在温度为75℃～85℃和搅拌速度为300r/min～800r/min下搅拌反应5min～15min，再向反应液中加入沉降剂，再在温度为
75℃～85℃和搅拌速度为300r/min～800r/min下搅拌反应40min～60min；
步骤三中所述的反应液中高锰酸钾与过氧化氢的摩尔比为1:(1.5～2.5)；
步骤三中所述的沉降剂的质量与反应液的体积比为(0.1g～1g):100mL；
四、在搅拌速度为300r/min～800r/min下以2℃/min～5℃/min的降温速度将反应液的温度从75℃～85℃降至30℃～35℃，再停止搅拌，静置10min～20min；将静置后的上层清液倒出，过滤下层的MnO2，得到过滤后的固体物质；使用温度为85℃～95℃的水对过滤后的固体物质清洗3次～5次，再使用甲醇清洗2次～4次，得到清洗后的MnO2粉末；
五、将清洗后的MnO2粉末在温度为25℃～35℃下干燥2h～5h，再进行研磨，得到油溶性单分散纳米二氧化锰粉体；
步骤五中所述的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的粒径为1nm～80nm。
2.根据权利要求1所述的一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，其特征在于步骤一中所述的高锰酸钾溶液的质量分数为3％～5％。
3.根据权利要求1所述的一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，其特征在于步骤一中所述的高锰酸钾溶液的质量分数为5％～10％。
4.根据权利要求1所述的一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，其特征在于步骤二中将质量分数为30％的过氧化氢溶液进行稀释，得到质量分数为2％～3％的过氧化氢溶液。
5.根据权利要求1所述的一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，其特征在于步骤二中将质量分数为30％的过氧化氢溶液进行稀释，得到质量分数为3％～5％的过氧化氢溶液。
6.根据权利要求1所述的一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，其特征在于步骤三中所述的反应液中高锰酸钾与过氧化氢的摩尔比为1:2。
7.根据权利要求1所述的一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，其特征在于步骤三中将步骤一中得到的高锰酸钾溶液加热至40℃，再向温度为40℃的高锰酸钾溶液中以10滴/min的滴加速度滴加步骤二得到的质量分数为3％的过氧化氢溶液；得到反应液；
将反应液升温至80℃，再在温度为80℃和搅拌速度为500r/min下搅拌反应10min，再向反应液中加入沉降剂，再在温度为80℃和搅拌速度为500r/min下搅拌反应60min。
8.根据权利要求1所述的一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，其特征在于步骤四中在搅拌速度为500r/min下以3℃/min的降温速度将反应液的温度从80℃降至30℃，再停止搅拌，静置10min；将静置后的上层清液倒出，过滤下层的MnO2，得到过滤后的固体物质；使用温度为90℃的水对过滤后的固体物质清洗3次，再使用甲醇清洗2次，得到清洗后的MnO2粉末。
9.根据权利要求1所述的一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，其特征在于步骤五中所述的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的粒径为20nm。
一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种纳米二氧化锰粉体的制备方法。
背景技术
[0002] 二氧化锰是一种用途十分广泛的无机两性氧化物，由于有独特的物理化学特性，制备工艺简单，成本较低、原材料丰富、环境污染低等原因被广泛应用。如：在化学反应中用做催化剂、在电池中充当极化剂、生物分子筛、能源存储介质、锂离子电池、超级电容器，玻璃工业中的良好脱色剂等，还可以用于烟火、水的净化除铁、医药、肥料及织物印染、油漆和油墨的干燥剂。因此研究二氧化锰的制备工艺对其应用有至关重要的作用。而纳米级二氧化锰因其颗粒尺寸的细微化，比表面积剧增而产生了常规二氧化锰材料所不具备的表面效应，大小尺寸效应，即表面积增大，活动中心增加，反应场所增多，可在电极反应中增加放电容量。也可能在化学反应中起到更好的催化作用。
[0003] 因此，科学家们大量研究了二氧化锰的制备工艺。但现有方法制备的二氧化锰不是油溶性的，尺寸大，二氧化锰易团聚。
发明内容
[0004] 本发明的目的是要解决现有方法制备的二氧化锰不是油溶性的，制备的二氧化锰尺寸大，易团聚的问题，而提供一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法。
[0005] 一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，是按以下步骤完成的：
[0006] 一、将高锰酸钾溶解到蒸馏水中，得到高锰酸钾溶液；
[0007] 步骤一中所述的高锰酸钾溶液的质量分数为3％～10％；
[0008] 二、将质量分数为30％的过氧化氢溶液进行稀释，得到质量分数为2％～5％的过氧化氢溶液；
[0009] 三、将步骤一中得到的高锰酸钾溶液加热至35℃～50℃，再向温度为35℃～50℃的高锰酸钾溶液中以5滴/min～15滴/min的滴加速度滴加步骤二得到的质量分数为2％～5％的过氧化氢溶液；得到反应液；将反应液升温至75℃～85℃，再在温度为75℃～85℃和搅拌速度为300r/min～800r/min下搅拌反应5min～15min，再向反应液中加入沉降剂，再在温度为75℃～85℃和搅拌速度为300r/min～800r/min下搅拌反应40min～60min；
[0010] 步骤三中所述的反应液中高锰酸钾与过氧化氢的摩尔比为1:(1.5～2.5)；
[0011] 步骤三中所述的沉降剂的质量与反应液的体积比为(0.1g～1g):100mL；
[0012] 四、在搅拌速度为300r/min～800r/min下以2℃/min～5℃/min的降温速度将反应液的温度从75℃～85℃降至30℃～35℃，再停止搅拌，静置10min～20min；将静置后的上层清液倒出，过滤下层的MnO2，得到过滤后的固体物质；使用温度为85℃～95℃的水对过滤后的固体物质清洗3次～5次，再使用甲醇清洗2次～4次，得到清洗后的MnO2粉末；
[0013] 五、将清洗后的MnO2粉末在温度为25℃～35℃下干燥2h～5h，再进行研磨，得到油溶性单分散纳米二氧化锰粉体；
[0014] 步骤五中所述的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的粒径为1nm～80nm。
[0015] 本发明的原理及优点：
[0016] 一、本发明的反应式为：
[0017] 2MnO4-+4H2O2→2MnO2+2H2O+5O2(g)+2OH-；
[0018] 二、本发明加入的沉降剂一方面会使MnO2小颗粒容易从水溶液中分离出来，另一方面，防止纳米颗粒的团聚，颗粒尺寸分布会变窄，提高了粉体的稳定性，扩大了其应用领域；
[0019] 三、本发明制备的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体与现有二氧化锰粉体相比，制备工艺简单，成本低，颗粒尺寸分布窄，由于油酸的包覆提高的粉体的稳定性，使其应用变得更为广泛；
[0020] 四、本发明制备的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的粒径为1nm～80nm，本发明方法可以得到尺寸小、单分散的纳米二氧化锰稳定的晶型和形貌；
[0021] 五、本发明的方法工艺简单，从而使纳米二氧化锰的应用领域更广，使其性能全部展现出来。
[0022] 本发明适用于制备油溶性单分散纳米二氧化锰粉体。
附图说明
[0023] 图1为实施例一步骤五中制备的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的SEM图。
具体实施方式
[0024] 具体实施方式一：本实施方式是一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法是按以下步骤完成的：
[0025] 一、将高锰酸钾溶解到蒸馏水中，得到高锰酸钾溶液；
[0026] 步骤一中所述的高锰酸钾溶液的质量分数为3％～10％；
[0027] 二、将质量分数为30％的过氧化氢溶液进行稀释，得到质量分数为2％～5％的过氧化氢溶液；
[0028] 三、将步骤一中得到的高锰酸钾溶液加热至35℃～50℃，再向温度为35℃～50℃的高锰酸钾溶液中以5滴/min～15滴/min的滴加速度滴加步骤二得到的质量分数为2％～5％的过氧化氢溶液；得到反应液；将反应液升温至75℃～85℃，再在温度为75℃～85℃和搅拌速度为300r/min～800r/min下搅拌反应5min～15min，再向反应液中加入沉降剂，再在温度为75℃～85℃和搅拌速度为300r/min～800r/min下搅拌反应40min～60min；
[0029] 步骤三中所述的反应液中高锰酸钾与过氧化氢的摩尔比为1:(1.5～2.5)；
[0030] 步骤三中所述的沉降剂的质量与反应液的体积比为(0.1g～1g):100mL；
[0031] 四、在搅拌速度为300r/min～800r/min下以2℃/min～5℃/min的降温速度将反应液的温度从75℃～85℃降至30℃～35℃，再停止搅拌，静置10min～20min；将静置后的上层清液倒出，过滤下层的MnO2，得到过滤后的固体物质；使用温度为85℃～95℃的水对过滤后的固体物质清洗3次～5次，再使用甲醇清洗2次～4次，得到清洗后的MnO2粉末；
[0032] 五、将清洗后的MnO2粉末在温度为25℃～35℃下干燥2h～5h，再进行研磨，得到油溶性单分散纳米二氧化锰粉体；
[0033] 步骤五中所述的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的粒径为1nm～80nm。
[0034] 本实施方式的原理及优点：
[0035] 一、本实施方式的反应式为：
[0036] 2MnO4-+4H2O2→2MnO2+2H2O+5O2(g)+2OH-；
[0037] 二、本实施方式加入的沉降剂一方面会使MnO2小颗粒容易从水溶液中分离出来，另一方面，防止纳米颗粒的团聚，颗粒尺寸分布会变窄，提高了粉体的稳定性，扩大了其应用领域；
[0038] 三、本实施方式制备的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体与现有二氧化锰粉体相比，制备工艺简单，成本低，颗粒尺寸分布窄，由于油酸的包覆提高的粉体的稳定性，使其应用变得更为广泛；
[0039] 四、本实施方式制备的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的粒径为1nm～80nm，本实施方式方法可以得到尺寸小、单分散的纳米二氧化锰稳定的晶型和形貌；
[0040] 五、本实施方式的方法工艺简单，从而使纳米二氧化锰的应用领域更广，使其性能全部展现出来。
[0041] 本实施方式适用于制备油溶性单分散纳米二氧化锰粉体。
[0042] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的高锰酸钾溶液的质量分数为3％～5％。其他步骤与具体实施方式一相同。
[0043] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的高锰酸钾溶液的质量分数为5％～10％。其他步骤与具体实施方式一或二相同。
[0044] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二中将质量分数为30％的过氧化氢溶液进行稀释，得到质量分数为2％～3％的过氧化氢溶液。其他步骤与具体实施方式一至三相同。
[0045] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中将质量分数为30％的过氧化氢溶液进行稀释，得到质量分数为3％～5％的过氧化氢溶液。其他步骤与具体实施方式一至四相同。
[0046] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤三中所述的反应液中高锰酸钾与过氧化氢的摩尔比为1:2。其他步骤与具体实施方式一至五相同。
[0047] 具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤三中所述的沉降剂为油酸或油胺。其他步骤与具体实施方式一至六相同。
[0048] 具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤三中将步骤一中得到的高锰酸钾溶液加热至40℃，再向温度为40℃的高锰酸钾溶液中以10滴/min的滴加速度滴加步骤二得到的质量分数为3％的过氧化氢溶液；得到反应液；将反应液升温至80℃，再在温度为80℃和搅拌速度为500r/min下搅拌反应10min，再向反应液中加入沉降剂，再在温度为80℃和搅拌速度为500r/min下搅拌反应60min。其他步骤与具体实施方式一至七相同。
[0049] 具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤四中在搅拌速度为500r/min下以3℃/min的降温速度将反应液的温度从80℃降至30℃，再停止搅拌，静置10min；将静置后的上层清液倒出，过滤下层的MnO2，得到过滤后的固体物质；使用温度为90℃的水对过滤后的固体物质清洗3次，再使用甲醇清洗2次，得到清洗后的MnO2粉末。其他步骤与具体实施方式一至八相同。
[0050] 具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤五中所述的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的粒径为20nm。其他步骤与具体实施方式一至九相同。
[0051] 采用以下实施例验证本发明的有益效果：
[0052] 实施例一：一种油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的制备方法，是按以下步骤完成的：
[0053] 一、将高锰酸钾溶解到蒸馏水中，得到高锰酸钾溶液；
[0054] 步骤一中所述的高锰酸钾溶液的质量分数为5％；
[0055] 二、将质量分数为30％的过氧化氢溶液进行稀释，得到质量分数为3％的过氧化氢溶液；
[0056] 三、将步骤一中得到的高锰酸钾溶液加热至40℃，再向温度为40℃的高锰酸钾溶液中以10滴/min的滴加速度滴加步骤二得到的质量分数为3％的过氧化氢溶液；得到反应液；将反应液升温至80℃，再在温度为80℃和搅拌速度为500r/min下搅拌反应10min，再向反应液中加入沉降剂，再在温度为80℃和搅拌速度为500r/min下搅拌反应60min；
[0057] 步骤三中所述的反应液中高锰酸钾与过氧化氢的摩尔比为1:2.5；
[0058] 步骤三中所述的沉降剂的质量与反应液的体积比为1g:100mL；
[0059] 四、在搅拌速度为500r/min下以3℃/min的降温速度将反应液的温度从80℃降至30℃，再停止搅拌，静置10min；将静置后的上层清液倒出，过滤下层的MnO2，得到过滤后的固体物质；使用温度为90℃的水对过滤后的固体物质清洗3次，再使用甲醇清洗2次，得到清洗后的MnO2粉末；
[0060] 五、将清洗后的MnO2粉末在温度为30℃下干燥4h，再进行研磨，得到油溶性单分散纳米二氧化锰粉体；
[0061] 步骤五中所述的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的粒径为20nm。
[0062] 图1为实施例一步骤五中制备的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的SEM图，从图1可知，实施例一制备的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体的粒径大约为20nm，尺寸小，形貌均一。
[0063] 实施例一制备的油溶性单分散纳米二氧化锰粉体可以应用在电池中作去极化剂，玻璃工业中的脱色剂，有机合成的催化剂、油漆和油墨的干燥剂，织物印染剂等方面；由于尺寸小，形状均一，表面处理后在电池中应用时可达到快速放电的效果；有机合成中的催化效率也有很高的提升；在涂料和印染中应用是有很好的有机分散性。
