專利名稱：一種Mn₂O₃制備方法和催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機化工技術(shù)領(lǐng)域，具體的是涉及一種Mn2O3制備方法與催化劑。
背景技術(shù)：
節(jié)能和環(huán)保是當今世界的兩個重點關(guān)注的問題，因此，高效、新型、綠色的環(huán)保型產(chǎn)品已經(jīng)成為各國科學家研究的重點方向之一。過氧化氫是一種綠色高能燃料，能被應(yīng)用在航天航空領(lǐng)域。為了在瞬間獲得高能量，需要添加過氧化氫分解的高效催化劑?，F(xiàn)有技術(shù)中制備Mn2O3的方法需經(jīng)過兩步，第一步是先加入沉淀劑生成氫氧化物或者碳酸鹽沉淀，然后再經(jīng)過高溫煅燒。該方法工藝復(fù)雜，耗能大，成本高，且生成的Mn2O3 純度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種能耗少，成本低，工藝簡單的Mn2O3制備方法。以及，上述Mn2O3制備方法所制備的Mn2O3用作分解過氧化氫的催化劑。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案如下一種Mn2O3制備方法，包括如下步驟將錳鹽溶液與乙醇混合，并在100 150°C下進行水熱反應(yīng)，生成Mn2O3沉淀；將所述水熱反應(yīng)所形成的產(chǎn)物冷卻后進行固液分離，并收集Mn2O3沉淀；將Mn2O3沉淀洗滌，干燥，得到所述Μη203。以及，由上述Mn2O3制備方法所制備的Mn2O3在分解過氧化氫中作催化劑的應(yīng)用。上述Mn2O3制備方法只需將錳鹽溶液與乙醇直接混合反應(yīng)即可生成Mn2O3，該方法工藝簡單，無需經(jīng)高溫煅燒，耗能少，成本低；同時，該方法沒有引入其它難揮發(fā)性離子，制備的Mn2O3的純度高。該Mn2O3用作分解氧化氫的催化劑時，其催化效率高。


圖1是本發(fā)明實施例的Mn2O3制備方法工藝流程示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例提供了一種能耗少，成本低，工藝簡單的Mn2O3制備方法，如圖1所示，該Mn2O3制備方法包括如下步驟Sl 將錳鹽溶液與乙醇混合，并在100 150°C下進行水熱反應(yīng)，生成Mn2O3沉淀；S2 將所述水熱反應(yīng)所形成的產(chǎn)物冷卻后進行固液分離，并收集Mn2O3沉淀；
S3 將Mn2O3沉淀洗滌，干燥，得到所述Μη203。這樣，本發(fā)明實施例Mn2O3制備方法將錳鹽溶液與乙醇直接混合反應(yīng)即可生成 Mn2O3,該方法工藝簡單，無需經(jīng)高溫煅燒，耗能少，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)；同時，該方法沒有引入其它難揮發(fā)性離子，制備的Mn2O3的純度高。具體地，上述Mn2O3制備方法的步驟Sl中，錳鹽優(yōu)選為硝酸錳、碳酸錳、硫酸錳、氯化錳、乙酸錳中的至少一種。錳鹽溶液濃度沒有特別限制，可以根據(jù)Mn2O3需求的產(chǎn)量靈活配置，Mn2O3產(chǎn)量需求大時，可以配制質(zhì)量濃度較大的錳鹽溶液，如50wt%硝酸錳溶液。為了減少雜質(zhì)摻入，該錳鹽優(yōu)選為分析純的錳鹽。當然，在配置錳鹽溶液時，為了能使錳鹽形成均勻的溶液，可以加入適量的酸，例如，在配制碳酸錳時，可以加入適量的酸使之溶解。該酸優(yōu)選為一揮發(fā)性酸，如鹽酸或硝酸，以減少雜質(zhì)的參入，以提高Mn2O3的純度。乙醇優(yōu)選為無水乙醇，這樣，在下步驟S2中兩者混合后，就可以相對的提高錳鹽、和乙醇的濃度，便于提高Mn2O3產(chǎn)率。 具體地，上述Mn2O3制備方法的步驟S2中，錳鹽溶液中的錳鹽與乙醇混合優(yōu)選按錳鹽溶液中的錳鹽與乙醇的質(zhì)量比大于0，小于或等于1/5的比率混合。該混合比例，有利于節(jié)約原料，提高Mn2O3產(chǎn)率。該步驟S2中，水熱反應(yīng)是在溫度為150 200°C下進行，該溫度保證了 Mn2O3的生成。進一步的，水熱反應(yīng)的溫度優(yōu)選為170 180°C，更有選為180°C，該優(yōu)選的溫度范圍更有利于錳鹽與乙醇的反應(yīng)向正向進行即向生成Mn2O3產(chǎn)物的方向進行。在前述的水熱反應(yīng)溫度范圍的前提下，水熱反應(yīng)的時間優(yōu)選為6 Mh，進一步優(yōu)選為8 10h，更有選為8h， 該優(yōu)選時間能保證錳鹽與乙醇反應(yīng)完全，而且能節(jié)約不必要的能耗。上述水熱反應(yīng)的容器優(yōu)選為水熱反應(yīng)釜，因為該水熱反應(yīng)釜在提供上述水熱反應(yīng)溫度的同時，還能提供合理的氣壓，從而有利于Mn2O3的生成。具體地，上述Mn2O3制備方法的步驟S3中，冷卻方式采用本領(lǐng)域常用的方式即可， 為了減少工序，降低能耗，優(yōu)選采取自然冷卻的方式。對水熱反應(yīng)形成的產(chǎn)物進行固液分離的方式可以是過濾或離心等可以實現(xiàn)收集Mn2O3沉淀的方式均可。具體地，上述Mn2O3制備方法的步驟S4中，洗滌是為了除去Mn2O3沉淀中的雜質(zhì)，如離子等，以達到純化Mn2O3沉淀的目的。對Mn2O3沉淀洗滌的方式優(yōu)選為將Mn2O3沉淀先用蒸餾水洗滌，然后用乙醇洗滌。該優(yōu)選洗滌方案更有利于除去Mn2O3沉淀中混入的雜質(zhì)，例如在上述水熱反應(yīng)中生成的副產(chǎn)物的雜質(zhì)。該洗滌方案更進一步的優(yōu)選為當采用蒸餾水洗滌Mn2O3沉淀的洗滌液pH值為6 7后，再用乙醇洗滌。這樣，更有利于除去混在Mn2O3沉淀的雜質(zhì)。該步驟S4中，對洗滌后的Mn2O3沉淀進行干燥是為進一步除去殘留在Mn2O3沉淀的雜質(zhì)和水分，使得雜質(zhì)和水分在加熱的過程揮發(fā)，已達到進一步純化Mn2O3沉淀的目的。該干燥方式優(yōu)選為將洗滌后的Mn2O3沉淀在溫度為50 100°C，更優(yōu)選為60 80°C，時間為 4 48h的真空條件下干燥。優(yōu)選選擇真空干燥，有利于Mn2O3產(chǎn)物的穩(wěn)定。當然，采用本領(lǐng)域常用的其他干燥方式也可達到目的。本發(fā)明實施例還提供了上述Mn2O3制備方法所制備的Mn2O3作用分解過氧化氫的催化劑。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在分解過氧化氫過程中，加入上述Mn2O3制備方法所制備的Mn2O3，能有效地提高過氧化氫分解的速率，從而在瞬間釋放更多能量。由此可得知，本發(fā)明實施例制備的Mn2O3的純度高，是分解過氧化氫優(yōu)良的催化劑。其催化效率高，見下述表1所示?，F(xiàn)結(jié)合具體實例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。實施例1Mn2O3的制備方法，包括如下步驟Sll 將細1硝酸錳溶液(質(zhì)量濃度50%，市售分析純)均勻分散于56ml無水乙醇中，配制成混合溶液；S12 將上述混合溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在180°C溫度下，水熱反應(yīng)他；S13 自然冷卻至室溫，經(jīng)過過濾分離出沉淀，用蒸餾水洗滌至濾液PH值為6 7， 最后用無水乙醇洗滌2次；S14 在80°C干燥溫度下于真空干燥箱中干燥12h，得到Μη203。實施例2Mn2O3的制備方法，包括如下步驟(1)將3ml硝酸錳溶液(質(zhì)量濃度50%，市售分析純)均勻分散于57ml無水乙醇中，配制成混合溶液；(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在150°C溫度下，水熱反應(yīng)24h ；(3)自然冷卻至室溫，經(jīng)過過濾分離出沉淀，用蒸餾水洗滌至濾液PH值為6 7， 最后用無水乙醇洗滌2次；(4)在100°C干燥溫度下于真空干燥箱中干燥4h，得到Μη203。實施例3催化過氧化氫用Mn2O3的制備方法，包括如下步驟(1)將5ml硝酸錳溶液(質(zhì)量濃度50%，市售分析純)均勻分散于60ml無水乙醇中，配制成混合溶液；(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在160°C溫度下，水熱反應(yīng)16h ；(3)自然冷卻至室溫，經(jīng)過過濾分離出沉淀，用蒸餾水洗滌至濾液PH值為6 7， 最后用無水乙醇洗滌2次；(4)在90°C干燥溫度下于真空干燥箱中干燥他，得到催化過氧化氫用Μη203。實施例4Mn2O3的制備方法，包括如下步驟(1)將2ml硝酸錳溶液(質(zhì)量濃度50%，市售分析純)均勻分散于60ml無水乙醇中，配制成混合溶液；(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在170°C溫度下，水熱反應(yīng)IOh ；(3)自然冷卻至室溫，經(jīng)過過濾分離出沉淀，用蒸餾水洗滌至濾液PH值為6 7， 最后用無水乙醇洗滌2次；(4)在70°C干燥溫度下于真空干燥箱中干燥10h，得到Μη203。實施例5Mn2O3的制備方法，包括如下步驟(1)將2mg碳酸錳與水混合，并加入體積濃度為10%鹽酸，配制成50%的碳酸錳溶液，將該碳酸錳溶液與^ml無水乙醇混合，配制成混合溶液；(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在190°C溫度下，水熱反應(yīng)9h ；
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(3)自然冷卻至室溫，經(jīng)過過濾分離出沉淀，用蒸餾水洗滌至濾液PH值為6 7， 最后用無水乙醇洗滌2次；(4)在60°C干燥溫度下于真空干燥箱中干燥Mh，得到Μη203。實施例6Mn2O3的制備方法，包括如下步驟(1)將氯化錳與乙醇按質(zhì)量比為1 5混合，配制成混合溶液；(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在200°C溫度下，水熱反應(yīng)Mi ；(3)自然冷卻至室溫，經(jīng)過過濾分離出沉淀，用蒸餾水洗滌至濾液PH值為6 7， 最后用無水乙醇洗滌2次；(4)在50°C干燥溫度下于真空干燥箱中干燥48h，得到Μη203。應(yīng)用例7產(chǎn)品的催化活性用單位質(zhì)量的催化劑在15°C的堿性條件下催化的H2O2分解反應(yīng)速率常數(shù)來測定。每次取IOml 的H2O2，加入到50ml Imol化―1的KOH溶液中，控制反應(yīng)溫度為15°C，在磁力攪拌條件下加入20mg催化過氧化氫用Mn2O3，測得不同時刻t所放出的A的體積Vt及完全分解時所放出的&的體積V00。以In(V00-Vt)ZTVt]對t作圖，得到一直線，從直線的斜率即可求出反應(yīng)速率系數(shù)k。各實施例所得催化過氧化氫用Mn2O3的催化活性列于表1。表1實施例1 6所制備的Mn2O3在分解H2A中的催化活性
實施例實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6
速率常數(shù)0.730.640.690.710.650.58
k/Cmin-1)
催化效率0.610.530.580.590.540.48
k/( S-1^g1)由表1可知，本發(fā)明實施例Mn2O3制備方法所制備的Mn2O3分解H2A中的催化活性高，其中，實施例1制備的Mn2O3使得H2A分解速率常數(shù)高達0. 73，該Mn2O3催化效率也高達 0. 61。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種Mn2O3制備方法，包括如下步驟將錳鹽溶液與乙醇混合，并在150 200°C下進行水熱反應(yīng)，生成Mn2O3沉淀；將所述水熱反應(yīng)所形成的產(chǎn)物冷卻后進行固液分離，并收集Mn2O3沉淀；將Mn2O3沉淀洗滌，干燥，得到所述Μη203。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Mn2O3制備方法，其特征在于所述水熱反應(yīng)的溫度為170 180°C，時間為6 24h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的Mn2O3制備方法，其特征在于所述水熱反應(yīng)的溫度為 180°C，時間為8 IOh0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Mn2O3制備方法，其特征在于所述錳鹽溶液中的錳鹽與乙醇的質(zhì)量比大于0，小于或等于1/5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Mn2O3制備方法，其特征在于所述Mn2O3沉淀洗滌是將Mn2O3 沉淀先用蒸餾水洗滌，然后用乙醇洗滌。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的Mn2O3制備方法，其特征在于所述蒸餾水洗滌Mn2O3沉淀的洗滌液PH值為6 7后，再用乙醇洗滌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Mn2O3制備方法，其特征在于所述Mn2O3沉淀的干燥是將所述Mn2O3沉淀在真空條件下干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的Mn2O3制備方法，其特征在于所述Mn2O3沉淀的干燥的溫度為50 100°C，時間為4 48h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Mn2O3制備方法，其特征在于所述錳鹽為硝酸錳、碳酸錳、硫酸錳、氯化錳、乙酸錳中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9任一所述的Mn2O3制備方法所制備的Mn2O3用作分解過氧化氫的催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Mn2O3制備方法，包括如下步驟將錳鹽溶液與乙醇混合，并在100～150℃下進行水熱反應(yīng)，生成Mn2O3沉淀；將所述水熱反應(yīng)形成的產(chǎn)物冷卻后進行固液分離，并收集Mn2O3沉淀；將Mn2O3沉淀洗滌，干燥，得到所述Mn2O3。本發(fā)明Mn2O3制備方法只需將錳鹽溶液與乙醇直接混合反應(yīng)即可生成Mn2O3該方法工藝簡單，無需經(jīng)高溫煅燒，耗能少，成本低，純度高；同時，該方法沒有引入其它難揮發(fā)性離子，制備的Mn2O3的純度高。該Mn2O3還可用作分解氧化氫的催化劑。
文檔編號C01G45/02GK102557143SQ20101057679
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者周明杰, 王要兵, 鄧惠仁 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司