一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬無機(jī)非金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種片狀焦磷酸錳微晶的制備方法，其以可溶性二價(jià)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?jǐn)嚢璺磻?yīng)后，接續(xù)在醇/水混合溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)、過濾、洗滌、干燥即得目的產(chǎn)物。本發(fā)明工藝簡便易行、純度高、產(chǎn)品制備成本低，所得產(chǎn)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(fā)明所制備的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶可以廣泛應(yīng)用于化工、電子、建筑、玻璃和陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域。
【專利說明】一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是涉及一種片狀形貌焦磷酸錳的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焦磷酸猛(manganesepyrophosphate)化學(xué)式 Mn2P2O7。分子量 283.82。紅褐色單斜系晶體，熔點(diǎn)1196 ° C，相對密度3.707。焦磷酸錳是一種重要的無機(jī)鹽產(chǎn)品，由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)而廣泛的應(yīng)用于催化、吸附、主客體組裝以及光學(xué)、磁學(xué)等領(lǐng)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(guān)注。
[0003]目前，工業(yè)上主要的生產(chǎn)方法如下:在室溫條件下，以硝酸錳和磷酸胺為原料，在水溶液中直接沉淀法一步合成NH4MnPO4.Η20。然后加熱至110~120 ° C失去氨和水，形成焦磷酸錳?；蛘呖捎陕然i和磷酸氫二鈉在氨水中隔氧沉淀，或由其它錳鹽和磷酸氫二鈉混合液加入鹽酸，加熱并用氨水飽和、沉淀而得中間產(chǎn)物，經(jīng)過加熱分解而形成焦磷酸錳。上述的工業(yè)方法過程復(fù)雜且生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品的純度低、雜質(zhì)含量高，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)對焦磷酸錳材料的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種工藝簡單，目的產(chǎn)物收率高，制備成本低，產(chǎn)品純度高 ，分散性好，工藝易操作簡單形貌可控的制備焦磷酸錳微晶體方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種片狀焦磷酸錳微晶的制備方法，其將可溶性二價(jià)錳鹽和可溶性焦磷酸鹽在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌并進(jìn)行水熱反應(yīng)，即得目的產(chǎn)物。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的可溶性二價(jià)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(yōu)選方案，本發(fā)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(jìn)一步地，本發(fā)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(jìn)一步地，本發(fā)明所述的可溶性二價(jià)錳鹽的摩爾濃度為0.01~3 mol/L。
[0011]另外，本發(fā)明所述的可溶性二價(jià)錳鹽與可溶性焦磷酸鹽的摩爾比為1: 0.1~10。
[0012]其次，本發(fā)明所述的水熱反應(yīng)溫度在150~250 ° C，反應(yīng)時(shí)間為6~48小時(shí)。
[0013]最后，本發(fā)明在醇/水混合溶液中均勻溶解，攪拌反應(yīng)后，接續(xù)在醇/水混合溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，經(jīng)過濾、洗滌、干燥即得目的產(chǎn)物；所述的干燥時(shí)間為5~10小時(shí)，干燥溫度為50~150 ° C。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)。[0015](I)焦磷酸錳的傳統(tǒng)方法工藝復(fù)雜，不能達(dá)到形貌控制合成。本發(fā)明工藝路線簡單，制備成本低，操作容易控制，具有較高的生產(chǎn)效率，通過條件溶劑的組成實(shí)現(xiàn)了對焦磷酸錳微晶的形貌控制合成。[0016](2 )本發(fā)明制備的目的產(chǎn)物焦磷酸錳微晶，其純度高(97 %~99 % )，雜質(zhì)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(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)沽姿徨i產(chǎn)品的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。
[0018]圖1為本發(fā)明所制備的焦磷酸錳微晶的X射線衍射圖。
[0019]圖2為本發(fā)明所制備的焦磷酸錳微晶的IR圖。
[0020]圖3-1及圖3-2為本發(fā)明所制備的焦磷酸錳微晶的SEM形貌圖。
[0021]圖4-1及圖4-2為本發(fā)明所制備的焦磷酸錳微晶的SEM形貌圖。
[0022]圖5-1及圖5-2為本發(fā)明所制備的焦磷酸錳微晶的SEM形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明以可溶性二價(jià)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?jǐn)嚢璺磻?yīng)，接續(xù)在醇/水混合溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)(溫度在150~250 ° C，時(shí)間為6~48小時(shí))。過濾、洗滌、干燥后即得目的產(chǎn)物。其制備步驟是。
[0024](I)將可溶性二價(jià)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(jì)，以60~120轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)10~30分鐘。
[0025](2)將得到的混和溶液在一定溫度下,進(jìn)行水熱反應(yīng),水熱反應(yīng)溫度在150~250° C，水熱反應(yīng)時(shí)間為6~48小時(shí)。
[0026](3)水熱反應(yīng)結(jié)束，自然冷卻至室溫后，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾后放入烘箱中，在50~150 ° C條件下，干燥5~10小時(shí)，即制得焦磷酸錳微晶材料。
[0027]圖1為本發(fā)明所制備的片狀焦磷酸錳微晶的紅外譜圖。圖2為本發(fā)明所制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(fā)明所制備的片狀焦磷酸錳微晶進(jìn)行的掃描電鏡(SEM)分析，其結(jié)果是，所得產(chǎn)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(shí)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體積比配制的，硫酸錳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在180 ° C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在120 ° C條件下干燥8小時(shí)，得到片狀焦磷酸微晶材料。產(chǎn)品經(jīng)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(shí)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體積比配制的，硫酸錳與焦磷酸鈉以2:1的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在180 ° C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在120 ° C條件下干燥8小時(shí)，得到片狀焦磷酸微晶材料。產(chǎn)品經(jīng)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(shí)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體積比配制的，硫酸錳與焦磷酸鈉以1:2的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在180 ° C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在120 ° C條件下干燥8小時(shí)，得到片狀焦磷酸微晶材料。產(chǎn)品經(jīng)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(shí)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體積比配制的，硫酸錳與焦磷酸鈉以1:1的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在180 ° C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在150 ° C條件下干燥8小時(shí)，得到片狀焦磷酸微晶材料。產(chǎn)品經(jīng)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(shí)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體積比配制的，硫酸錳與焦磷酸鈉以1:2的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在180 ° C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在150 ° C條件下干燥8小時(shí)，得到片狀焦磷酸微晶材料。產(chǎn)品經(jīng)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(shí)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體積比配制的，硫酸錳與焦磷酸鈉以2:1的摩爾比計(jì)，以60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣葦嚢璺磻?yīng)30分鐘。將得到的混和溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度在180 ° C，水熱反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。水熱反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的產(chǎn)品過濾水洗后放入烘箱中，在150 ° C條件下干燥8小時(shí)，得到片狀焦磷酸微晶材料。產(chǎn)品經(jīng)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(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:將可溶性二價(jià)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(yīng)后，接續(xù)在醇/水混合溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，過慮、洗滌、干燥即得目的產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述可溶性二價(jià)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(jù)權(quán)利要求2所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于: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(jù)權(quán)利要求3所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于: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(jù)權(quán)利要求4所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述可溶性二價(jià)錳鹽的摩爾濃度為0.01~3 mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述可溶性二價(jià)錳鹽與可溶性焦磷酸鹽的摩爾比為1: 0.1~10。
7.根據(jù)權(quán)利要求 1~6之任一所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述水熱反應(yīng)溫度在150~250 ° C，反應(yīng)時(shí)間為6~48小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種片狀形貌焦磷酸錳微晶的制備方法，其特征在于:所述干燥時(shí)間為5~10小時(shí)，干燥溫度為50~150 ° C。
【文檔編號(hào)】C01B25/42GK103539098SQ201310523133
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】許家勝, 張 杰 申請人:渤海大學(xué)