一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法
2023-05-29 09:38:46 3
一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法
【專利摘要】本發明屬無機非金屬材料製備領域，尤其涉及一種片狀焦磷酸錳微晶的製備方法，其以可溶性二價錳鹽和可溶性焦磷酸鹽按照一定比例在醇/水混合溶液中均勻溶解，充分攪拌反應後，接續在醇/水混合溶液中進行水熱反應、過濾、洗滌、乾燥即得目的產物。本發明工藝簡便易行、純度高、產品製備成本低，所得產品具有片狀形貌的微米晶體，厚度在100～400nm之間，長寬在10～60mm之間，且均一性、分散性好。本發明所製備的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶可以廣泛應用於化工、電子、建築、玻璃和陶瓷等工業領域。
【專利說明】一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於無機非金屬材料的製備【技術領域】，具體地說是涉及一種片狀形貌焦磷酸錳的製備方法。
【背景技術】
[0002]焦磷酸猛(manganesepyrophosphate)化學式 Mn2P2O7。分子量 283.82。紅褐色單斜系晶體，熔點1196 ° C，相對密度3.707。焦磷酸錳是一種重要的無機鹽產品，由於其特殊的晶體結構而廣泛的應用於催化、吸附、主客體組裝以及光學、磁學等領域。因此焦磷酸錳微晶體的合成方法一直吸引著人們的廣泛關注。
[0003]目前，工業上主要的生產方法如下:在室溫條件下，以硝酸錳和磷酸胺為原料，在水溶液中直接沉澱法一步合成NH4MnPO4.Η20。然後加熱至110~120 ° C失去氨和水，形成焦磷酸錳。或者可由氯化錳和磷酸氫二鈉在氨水中隔氧沉澱，或由其它錳鹽和磷酸氫二鈉混合液加入鹽酸，加熱並用氨水飽和、沉澱而得中間產物，經過加熱分解而形成焦磷酸錳。上述的工業方法過程複雜且生產成本低、產品的純度低、雜質含量高，不能滿足現代工業對焦磷酸錳材料的要求。
【發明內容】
[0004]本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種工藝簡單，目的產物收率高，製備成本低，產品純度高 ，分散性好，工藝易操作簡單形貌可控的製備焦磷酸錳微晶體方法。
[0005]為達到上述目的，本發明是這樣實現的。
[0006]一種片狀焦磷酸錳微晶的製備方法，其將可溶性二價錳鹽和可溶性焦磷酸鹽在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌並進行水熱反應，即得目的產物。
[0007]作為一種優選方案，本發明所述的可溶性二價錳鹽為氯化錳、硫酸錳、硝酸錳或乙酸錳中的一種或兩種以上的混合物。
[0008]作為另一種優選方案，本發明所述的可溶性焦磷酸鹽為焦磷酸鈉或焦磷酸鉀中的一種或其混合物。
[0009]進一步地，本發明所述的醇/水混合溶液中的醇為甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇中的一種或兩種以上的混合物，且醇/水的體積比為1: 0.1~10。
[0010]更進一步地，本發明所述的可溶性二價錳鹽的摩爾濃度為0.01~3 mol/L。
[0011]另外，本發明所述的可溶性二價錳鹽與可溶性焦磷酸鹽的摩爾比為1: 0.1~10。
[0012]其次，本發明所述的水熱反應溫度在150~250 ° C，反應時間為6~48小時。
[0013]最後，本發明在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌反應後，接續在醇/水混合溶液中進行水熱反應，經過濾、洗滌、乾燥即得目的產物；所述的乾燥時間為5~10小時，乾燥溫度為50~150 ° C。
[0014]與現有技術相比，本發明具有如下特點。[0015](I)焦磷酸錳的傳統方法工藝複雜，不能達到形貌控制合成。本發明工藝路線簡單，製備成本低，操作容易控制，具有較高的生產效率，通過條件溶劑的組成實現了對焦磷酸錳微晶的形貌控制合成。[0016](2 )本發明製備的目的產物焦磷酸錳微晶，其純度高(97 %~99 % )，雜質含量低，分散性好(通過SEM圖可以看出)，具有片狀形貌，可滿足工業應用領域對焦磷酸錳產品的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。本發明的保護範圍不僅局限於下列內容的表述。
[0018]圖1為本發明所製備的焦磷酸錳微晶的X射線衍射圖。
[0019]圖2為本發明所製備的焦磷酸錳微晶的IR圖。
[0020]圖3-1及圖3-2為本發明所製備的焦磷酸錳微晶的SEM形貌圖。
[0021]圖4-1及圖4-2為本發明所製備的焦磷酸錳微晶的SEM形貌圖。
[0022]圖5-1及圖5-2為本發明所製備的焦磷酸錳微晶的SEM形貌圖。
【具體實施方式】
[0023]本發明以可溶性二價錳鹽和可溶性焦磷酸鹽為原料，將錳鹽和可溶性焦磷酸鹽按照一定比例在醇/水混合溶液中均勻溶解，充分攪拌反應，接續在醇/水混合溶液中進行水熱反應(溫度在150~250 ° C，時間為6~48小時)。過濾、洗滌、乾燥後即得目的產物。其製備步驟是。
[0024](I)將可溶性二價錳鹽和焦磷酸鹽均配成0.01~3.0 mol/L的醇水混合溶液，在室溫下將焦磷酸鹽緩慢滴加到錳鹽溶液中，可溶性焦磷酸鹽的加入量按錳鹽/焦磷酸鹽按照1:0.1~10的摩爾比計，以60~120轉/分攪拌速度攪拌反應10~30分鐘。
[0025](2)將得到的混和溶液在一定溫度下,進行水熱反應,水熱反應溫度在150~250° C，水熱反應時間為6~48小時。
[0026](3)水熱反應結束，自然冷卻至室溫後，將反應得到的產品過濾後放入烘箱中，在50~150 ° C條件下，乾燥5~10小時，即製得焦磷酸錳微晶材料。
[0027]圖1為本發明所製備的片狀焦磷酸錳微晶的紅外譜圖。圖2為本發明所製備的片狀焦磷酸錳微晶的X射線衍射圖。
[0028]參見圖3-1、圖3-2、圖4-1、圖4-2、圖5_1及圖5_2所示，為本發明所製備的片狀焦磷酸錳微晶進行的掃描電鏡(SEM)分析，其結果是，所得產品具有片狀形貌的微米晶體，厚度在100~400 nm之間，長寬在10~60 mm之間，且均一性、分散性好。
[0029]實施例1。
[0030]將濃度為0.1 mol/L硫酸錳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.1 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:10體積比配製的，硫酸錳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在180 ° C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在120 ° C條件下乾燥8小時，得到片狀焦磷酸微晶材料。產品經測定，其片厚度在150~300 nm之間，長寬在10~20 mm之間，且分散均勻。
[0031]實施例2。
[0032]將濃度為0.2 mol/L硫酸錳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.2 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:10體積比配製的，硫酸錳與焦磷酸鈉以2:1的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在180 ° C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在120 ° C條件下乾燥8小時，得到片狀焦磷酸微晶材料。產品經測定，其片厚度在100~150 nm之間，長寬在15~30 mm之間，且分散均勻。
[0033]實施例3。
[0034]將濃度為0.3 mol/L硫酸錳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.3 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:10體積比配製的，硫酸錳與焦磷酸鈉以1:2的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在180 ° C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在120 ° C條件下乾燥8小時，得到片狀焦磷酸微晶材料。產品經測定，其片厚度在200~400 nm之間，長寬在20~60 mm之間，且分散均勻。
[0035]實施例4。
[0036]將濃度為0.1 mol/L氯化錳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.1 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:10體積比配製的，硫酸錳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在180 ° C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在150 ° C條件下乾燥8小時，得到片狀焦磷酸微晶材料。產品經測定，其片厚度在200~300 nm之間，長寬在15~25 mm之間，且分散均勻。
[0037]實施例5。
[0038]將濃度為0.1 mol/L氯化錳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.1 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:10體積比配製的，硫酸錳與焦磷酸鈉以1:2的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在180 ° C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在150 ° C條件下乾燥8小時，得到片狀焦磷酸微晶材料。產品經測定，其片厚度在100~200 nm之間，長寬在20~40 mm之間，且分散均勻。
[0039]實施例6。
[0040]將濃度為0.3 mol/L氯化錳醇水混合溶液緩慢滴加到濃度為0.3 mol/L焦磷酸鈉的醇水混合溶液中。其中醇水混合溶液為乙醇和水按照1:10體積比配製的，硫酸錳與焦磷酸鈉以2:1的摩爾比計，以60轉/分攪拌速度攪拌反應30分鐘。將得到的混和溶液進行水熱反應，水熱反應溫度在180 ° C，水熱反應時間為24小時。水熱反應結束後，自然冷卻至室溫，將反應得到的產品過濾水洗後放入烘箱中，在150 ° C條件下乾燥8小時，得到片狀焦磷酸微晶材料。產品經測定，其片厚度在200~400 nm之間，長寬在40~60 mm之間，且分散均勻。[0041] 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法，其特徵在於:將可溶性二價錳鹽和可溶性焦磷酸鹽在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌反應後，接續在醇/水混合溶液中進行水熱反應，過慮、洗滌、乾燥即得目的產物。
2.根據權利要求1所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法，其特徵在於:所述可溶性二價錳鹽為氯化錳、硫酸錳、硝酸錳或乙酸錳中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據權利要求2所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法，其特徵在於:所述可溶性焦磷酸鹽為焦磷酸鈉或焦磷酸鉀中的一種或其混合物。
4.根據權利要求3所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法，其特徵在於:所述醇/水混合溶液中的醇為甲醇、乙醇、乙二醇異丙醇中的一種或兩種以上的混合物，且醇與水的體積比為1: 0.1~10。
5.根據權利要求4所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法，其特徵在於:所述可溶性二價錳鹽的摩爾濃度為0.01~3 mol/L。
6.根據權利要求5所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法，其特徵在於:所述可溶性二價錳鹽與可溶性焦磷酸鹽的摩爾比為1: 0.1~10。
7.根據權利要求 1~6之任一所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法，其特徵在於:所述水熱反應溫度在150~250 ° C，反應時間為6~48小時。
8.根據權利要求7所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的製備方法，其特徵在於:所述乾燥時間為5~10小時，乾燥溫度為50~150 ° C。
【文檔編號】C01B25/42GK103539098SQ201310523133
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】許家勝, 張 傑 申請人:渤海大學