一種制備Mn₃O₄晶須的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種制備Mn3O4晶須的方法。該方法包括以下步驟：1）將硫酸錳、硫酸銨、十二烷基硫酸鈉和鄰磺酰苯甲酰亞胺按比例溶于蒸餾水中配置成鍍液；2）采用鎳箔作為基材，在鎳箔上面電鍍形成金屬錳鍍層；3）采用氧化法對(duì)含有金屬錳鍍層的鎳箔進(jìn)行氧化，得到四氧化三錳晶須。本制備工藝操作簡單，但產(chǎn)物純度較高。
【專利說明】
一種制備Mn3O4晶須的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于新材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種制備Mn3O4晶須的方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]Mn3O4的用途很廣，在電子工業(yè)上，它是生產(chǎn)軟磁鐵氧體的原料，而軟磁鐵氧體則廣泛地用作磁記錄材料;在化學(xué)工業(yè)上，它可用作多種反應(yīng)的催化劑。此外，Mn3O4還可用作某些油漆或涂料的色料，含有Mn3O4的油漆或涂料噴涂在鋼鐵上比含二氧化鈦或氧化鐵的油漆或涂料具有更好的抗腐蝕性能。此外，Mn3O4還可作為制備電池的正極活性材料尖晶石LiMn204的前驅(qū)物等。一維Mn3O4材料通常具有更好的光學(xué)、電學(xué)及力學(xué)特性，在催化、重離子吸附等方面具有廣泛的應(yīng)用。
[0004]國內(nèi)外報(bào)道制備一維Mn3O4材料不是很多，CN200810103467.3采用化學(xué)氣相沉積制備Mn3O4納米線，CN201410472977采用水熱法制備Mn3O4納米棒，CN201410480565采用溶劑熱法制備MmCU納米線、棒；文獻(xiàn) “Preparat1n ofMn304 nanowires by calcining theprecursor powders synthesized in a novel inverse microemuls1n, AppliedPhysics A 76 (2003) 1117-1120”采用反相乳液法制備MmCk納米線，文獻(xiàn)“Preparat1nof Mn2〇3 and Mn3〇4 nanofibers via an electrospinning technique, Journal ofSolid State Chemistry 177 (2004) 2628-2631”采用靜電紡絲法制備Mn3O4納米線。這些方法雖然獲得了納米級(jí)的一維Mn3O4材料，但是要么工藝復(fù)雜，要么產(chǎn)物純度不高，不利于產(chǎn)業(yè)化。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明正是針對(duì)以上技術(shù)問題，提供一種制備工藝簡單，但產(chǎn)物純度較高的制備Mn3O4晶須的方法。
[0007]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
一種制備MrwCU晶須的方法，其制備包括以下步驟為:
I)將硫酸錳、硫酸銨、十二烷基硫酸鈉和鄰磺酰苯甲酰亞胺按比例溶于蒸餾水中配置成鍍液。其中，每升蒸餾水中含有硫酸錳100-250 g、硫酸銨50-150 g、十二烷基硫酸鈉
0.5-2.0 g、鄰磺酰苯甲酰亞胺0.2-1.0 go
[0008]2)采用鎳箔作為基材，在鎳箔上面電鍍形成金屬錳鍍層。具體的電鍍工藝為:采用鉑電極作為陽極，鎳箔作為陰極，采用稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)鍍液pH值為3.0-5.0，鍍液溫度為20-40 0C，電流密度20-100 mA/cm2，在電鍍過程中采用電磁攪拌鍍液，攪拌速度50-150 rev/min，通電時(shí)間5-60 min。
[0009]3)采用氧化法對(duì)含有金屬錳鍍層的鎳箔進(jìn)行氧化，得到四氧化三錳晶須。具體的氧化工藝為:采用如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置，將含有金屬錳鍍層的鎳箔放入管式爐中，抽真空排除爐內(nèi)空氣，然后以流量30-100 mL/min通入氬氣;控制恒溫水槽溫度為10-30 V ；通入氬氣半小時(shí)后，以100 °C/h的升溫速率對(duì)管式爐升溫至1000-1200°C，保溫3-10 h，然后停止加熱隨爐冷卻至室溫，取出樣品，鎳箔表面金屬錳被氧化為Mn3O4晶須。
[0010]本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在:
制備工藝簡單，但產(chǎn)物純度較高。
[0011]
【附圖說明】
[0012]圖1為傳統(tǒng)的氧化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
其中I一一氬氣、2一一調(diào)節(jié)閥、3一一流量計(jì)、4---!'亙溫水槽、5一一管式爐、6一一瓷盤、7 含有金屬猛鏈層的銀箔、8 真空栗。
[0013]圖2為實(shí)施例2中制備得到的Mn3O4晶須SEM圖圖3為實(shí)施例3中制備得到Mn3O4絲的SEM圖。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。
[0016]實(shí)施例1:
制備MmCU晶須的方法，其制備包括以下步驟為:
I)向IL容量的燒杯中盛入IL蒸餾水，依次加入150 g硫酸錳、100 g硫酸銨、1.5 g十二烷基硫酸鈉和0.5 g鄰磺酰苯甲酰亞胺，并不斷攪拌直至所有固體溶化得到鍍液。
[0017]2)將尺寸為1mmX 1mmX0.5mm的鎳箔用800目砂紙打磨后，用丙酮清洗去除表面油污，再用蒸餾水沖洗，吹干后待用。
[0018]3)把第2)步得到鎳箔作為陰極，采用鉑電極作為陽極，在步驟I)中的鍍液中進(jìn)行電鍍;采用直流穩(wěn)壓電源供電，通電前利用稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)鍍液P H為3.0 -5.0，鍍液溫度為20-40°C ;通電后設(shè)置電流密度為20-100 mA/cm2，在電鍍過程中采用電磁攪拌鍍液，攪拌速度50-150 rev/min;通電時(shí)間5-60 min;通電結(jié)束后將含有錳鍍層的鎳箔取出，用蒸餾水清洗后吹干放入干燥箱中待用。
[0019]4)將步驟3)中得到的含有錳鍍層的鎳箔放入管式爐中，抽真空排除爐內(nèi)空氣，然后以流量50 mL/min通入氬氣；控制恒溫水槽溫度為10-30 °C;通入氬氣半小時(shí)后，以100°C/h的升溫速率對(duì)管式爐升溫至1000-1200°C，保溫3-10 h，然后停止加熱隨爐冷卻至室溫，取出樣品，鎳箔表面金屬錳被氧化為Mn3O4晶須。
[0020]實(shí)施例2:
將硫酸錳、硫酸銨、十二烷基硫酸鈉和鄰磺酰苯甲酰亞胺按配方溶于蒸餾水中配置成鍍液。具體的配方為:硫酸錳150 g/L、硫酸銨100 g/L、十二烷基硫酸鈉1.5 g/L、鄰磺酰苯甲酰亞胺0.5 g/L。采用鎳箔作為基材，在鎳箔上面電鍍形成金屬錳鍍層。具體的電鍍工藝為:采用鉑電極作為陽極，鎳箔作為陰極，采用稀硫酸和稀氫氧化鈉調(diào)節(jié)鍍液pH為4.0，鍍液溫度為20 °C，電流密度40 mA/cm2，在電鍍過程中采用電磁攪拌鍍液，攪拌速度100 rev/min，通電時(shí)間30 min。采用氧化法對(duì)含有金屬錳鍍層的鎳箔進(jìn)行氧化，具體的氧化工藝為:采用如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置，將含有金屬錳鍍層的鎳箔放入管式爐中，抽真空排除爐內(nèi)空氣，然后以流量50 mL/min通入氬氣；控制恒溫水槽溫度為10 °C ;通入氬氣半小時(shí)后，以100°C/h的升溫速率對(duì)管式爐升溫至1100°C，保溫5 h，然后停止加熱隨爐冷卻至室溫，取出樣品，銀猜表面金屬猛被氧化為MrwCU晶須，該晶須的SEM照片見圖2，由圖2可知，大部分晶須長度在0.4-1.2mm之間，直徑在20-30μηι之間。
[0021]實(shí)施例3:
方法和配方均與實(shí)施例2保持一致，僅改變實(shí)施例2中的氬氣，替換成氫氣，這樣則無法得到Mn3O4晶須，只能得到長度在5-15μπι之間，直徑在0.5-1.5μπι之間且形狀彎曲的Mn3O4絲，結(jié)果如圖3所不。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備Μη3θ4晶須的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將硫酸錳、硫酸銨、十二烷基硫酸鈉和鄰磺酰苯甲酰亞胺按比例溶于蒸餾水中配置成鍍液； 2)采用鎳箔作為基材，在鎳箔上面電鍍形成金屬錳鍍層； 3)采用氧化法對(duì)含有金屬錳鍍層的鎳箔進(jìn)行氧化，得到四氧化三錳晶須。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Mn3O4晶須的方法，其特征在于:步驟I)中所述的每升蒸餾水中含有硫酸錳100-250g、硫酸銨50-150g、十二烷基硫酸鈉0.5_2.0g、鄰磺酰苯甲酰亞胺0.2-1.0g。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Mn3O4晶須的方法，其特征在于:步驟2)中所述的電鍍，具體的電鍍工藝為:采用鉑電極作為陽極，鎳箔作為陰極，采用質(zhì)量百分含量為4%的稀硫酸和質(zhì)量百分含量為4%的稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)鍍液pH值為3.0-5.0，鍍液溫度為20-40°C，電流密度20-100 mA/cm2，在電鍍過程中采用電磁攪拌鍍液，攪拌速度50-150 rev/min，通電時(shí)間5-60 min04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Mn3O4晶須的方法，其特征在于:步驟3)中所述的氧化，具體的氧化工藝為:將含有金屬錳鍍層的鎳箔放入管式爐中，抽真空排除爐內(nèi)空氣，然后以流量30-100 mL/min通入氬氣;控制恒溫水槽溫度為10-30°C ;通入氬氣半小時(shí)后，以100 °C/h的升溫速率對(duì)管式爐升溫至1000-1200°C，保溫3-10 h，然后停止加熱隨爐冷卻至室溫，取出樣品，鎳箔表面金屬猛被氧化為Μη3θ4晶須。
【文檔編號(hào)】C25D3/54GK105862134SQ201610208687
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】楊瑞嵩, 王鵬, 王靜婷, 楊杰, 何勇
【申請(qǐng)人】四川理工學(xué)院