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MnOOH结构,制备方法和应用的研究进展

MnOOH结构,制备方法和应用的研究进展

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人工晶体学报 ›› 2018, Vol. 47 ›› Issue (1): 166-171.

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MnOOH结构,制备方法和应用的研究进展

朱刚;李树娜;李学坤

  

西安文理学院化学工程学院,西安,710065

出版日期:2018-01-15

发布日期:2021-01-20

基金资助:西安市科技计划项目(2016CXWL08);国家自然科学基金(51704240);陕西省自然科学基金(2016JQ2030)

Progress of Structure,Preparation Methods and Applications for MnOOH

ZHU Gang;LI Shu-na;LI Xue-kun

  

Online:2018-01-15

Published:2021-01-20

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摘要/Abstract

摘要： 介绍碱式氧化锰(MnOOH)结构、制备方法和应用的研究进展.重点介绍MnOOH的水热法、液相沉淀法、回流法和热分解法等制备方法与其在超级电容器、锂离子和钠离子电池、催化、吸附和分离等领域的应用及其作为前驱体的应用.此外,对MnOOH的发展趋势进行展望.

关键词:

碱式氧化锰;结构;制备;应用

中图分类号: 

TQ137.1

引用本文

朱刚;李树娜;李学坤. MnOOH结构,制备方法和应用的研究进展[J]. 人工晶体学报, 2018, 47(1): 166-171.

ZHU Gang;LI Shu-na;LI Xue-kun. Progress of Structure,Preparation Methods and Applications for MnOOH[J]. JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS, 2018, 47(1): 166-171.

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>MnOOH结构,制备方法和应用的研究进展

MnOOH结构,制备方法和应用的研究进展

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介绍碱式氧化锰(MnOOH)结构、制备方法和应用的研究进展。重点介绍MnOOH的水热法、液相沉淀法、回流法和热分解法等制备方法与其在超级电容器、锂离子和钠离子电池、催化、吸附和分离等领域的应用及其作为前驱体的应用。此外,对MnOOH的发展趋势进行展望。

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来源

《人工晶体学报》|2018年第1期|166-171|共6页

作者

朱刚;

李树娜;

李学坤;

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作者单位

西安文理学院化学工程学院;

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原文格式

PDF

正文语种

chi

中图分类

锰副族（ⅦＢ族）元素的无机化合物;

关键词

碱式氧化锰;

结构;

制备;

应用;

入库时间

2022-08-20 18:35:35

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氢氧化锰（Mn(OH)₂）_百度百科

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氧化锰 购买咨询

氧化锰(Manganese(II)oxide)

CAS: 1344-43-0

化学式: MnO

主页 产品无机化工材料科学 氧化锰

氧化锰是一种无机化合物，化学式为MnO2。以下是关于氧化锰的性质、用途、制法和安全信息的介绍：

性质：

1. 外观：氧化锰呈现为黑色或深褐色固体。

2. 在常温下稳定，但受热时可分解。

3. 具有良好的催化性能和电化学活性。

4. 可溶于浓硝酸和浓盐酸，但不溶于水。

用途：

1. 电池工业：氧化锰常用作锰电池的正极材料。

2. 陶瓷工业：氧化锰可用于陶瓷材料的制备，赋予其黑色或褐色。

3. 催化剂：氧化锰可用作气体净化和有机合成反应的催化剂。

4. 金属锰的冶炼：氧化锰可作为金属锰的冶炼原料。

制法：

1. 化学制备：通过将锰盐与氧化剂反应，可制备氧化锰。一种常见的制备方法是将锰盐溶液与氧气或过氧化氢反应，生成氧化锰沉淀。

2. 物理制备：氧化锰可通过高温煅烧等物理方法来获得。

安全信息：

1. 氧化锰对人体的毒性较低，但长期暴露可能对呼吸系统产生刺激。

2. 使用时需注意防护措施，如佩戴防护眼镜和手套，避免吸入氧化锰粉尘。

3. 避免与强氧化剂和易燃物混合，以免引发火灾或爆炸。

4. 废弃物应根据当地法规进行处理，不可随意丢弃。最后更新：2023-12-21 00:21:33

中文名 氧化锰英文名 Manganese(II)oxide别名 氧化锰方锰矿一氧化錳氧化亚锰一氧化锰氧化锰(II)氧化锰(II), MN, TYPICALL英文别名 ci77726c.i.77726C.I. 77726oxomanganesemanganesegreenManganeseoxideManganous oxideManganese(II)oxidemanganesemonooxidemanganeseoxide(mno)Manganese(II) oxideMANGANESE (II) OXIDEManganese (Ii) OxideManganese Monooxide (MNO)manganous oxygen(-2) anionCAS 1344-43-0EINECS 215-695-8化学式 MnO分子量 70.94InChI InChI=1/Mn.O/q+2;-2密度 5.45g/mLat 25°C(lit.)熔点 1650°C水溶性 Soluble in hydrochloric acid. Insoluble in water.折射率 2.16存储条件 Room Temprature外观 粉末/块比重 5.43～5.46颜色 Green暴露限值 ACGIH: TWA 0.02 mg/m3; TWA 0.1 mg/m3OSHA: Ceiling 5 mg/m3NIOSH: IDLH 500 mg/m3; TWA 1 mg/m3; STEL 3 mg/m3物化性质 一氧化锰外观为草绿或灰绿色立方晶系粉末或八面体结晶。相对密度5.43~5.46。溶点1650℃。3400℃时解离升华。不溶于水，溶于酸和氯化铵。在热浓氯化铵溶液中，形成氯化锰及氨。在空气中加热易转变为其他高价氧化锰，如四氧化三锰、二氧化锰、三氧化锰等，较难还原，1200℃时不为氢气还原，1100~1200℃时可被碳还原。在赤热的水蒸气中生成氢气及二氧化锰。与硫共热，生成二氧化硫及硫氧化物。在惰性气体中熔融不分解。 一氧化锰主要用作生产铁氧体的原料、涂料和清漆的干燥剂、戊醇制造的催化剂、饲料辅助剂、微量元素肥料等。也用于医药、冶炼、焊接、织物还原印染、玻璃着色、油脂漂白、陶瓷窑业及干电池的制造等。MDL号 MFCD00016226危险品标志 Xn - 有害物品

风险术语 R21 - 与皮肤接触有害。

R36/37/38 - 刺激眼睛、呼吸系统和皮肤。

安全术语 S26 - 不慎与眼睛接触后，请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。

S36 - 穿戴适当的防护服。

WGK Germany 3RTECS OP0900000TSCA Yes上游原料 二氧化锰 下游产品 碳酸锰 一水硫酸锰 锰 四水硝酸锰(II) 四水合二氯化锰

氧化锰 - 性质可信数据草绿或灰绿色立方晶系粉末或八面体结晶。相对密度5. 43～5.46。熔点1650℃。3400℃时解离升华。不溶于水，溶于酸和氯化铵。在热浓氯化铵溶液中，形成氯化锰及氨。在空气中加热时易转变

为其他高价氧化锰，如四氧化三锰、二氧化锰、三氧化二锰等，较难还原，1200℃时不为氢气还原，1100～1200℃时可被碳还原。在赤热的水蒸气中生成氢气及二氧化锰。与硫共热，生成二氧化硫及硫氧化物。在惰性气体中熔融不分解。

最后更新：2024-01-02 23:10:35氧化锰 - 制法可信数据还原法：将软锰矿与煤粉按质量比值1：0.2进行混合，在800℃下进行还原焙烧4h,生成一氧化锰。反应产物在隔绝空气条件下进行冷却，然后过筛，制得一氧化锰成品。

最后更新：2022-01-01 11:02:03氧化锰 - 介绍3400℃时解离升华。不溶于水，溶于酸和氯化铵。在热浓氯化铵溶液中，形成氯化锰及氨。最后更新：2022-10-16 17:13:30氧化锰 - 用途可信数据用作生产铁氧体的原料、涂料和清漆的干燥剂、戊醇制造的催化剂、饲料辅助剂、微量元素肥料等。也用于医药、冶炼、焊接、织物还原印染、玻璃着色、油脂漂白、陶瓷窑业及干电池的制造等。

最后更新：2022-01-01 11:02:03氧化锰 - 安全性可信数据用内衬聚乙烯塑料袋的麻袋或编织袋包装，每袋净重50kg。也可用多层纸袋包装。贮存于通风干燥的库房中。应注意防潮、受热。防止与酸类和氧化剂接触，运输时防雨淋和日晒，装卸时要轻

拿轻放，防止包装破损。失火时，可用水、砂土和灭火器扑救。毒性及防护：吸入氧化锰粉尘，可引起人的锰尘肺。其他参见金属锰。最高容许浓度为在无定形二氧化硅的凝聚气溶胶中含有氧化锰1mg/m3。

最后更新：2022-01-01 11:02:04

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锰不同氧化值化合物的化学性质介绍

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2022-5-11 14:20

|系统分类:教学心得

      锰的原子序数为25，位于周期表中第四周期、第ⅦB, 属于d分区, 价电子构型为3d54s2.  锰在自然界中主要以软锰矿(MnO2•xH2O)存在, 其储量在过渡元素中仅次于铁和钛. 在我国广西、湖南有一定锰矿储量,  大多锰矿的锰品位较低, 目前一些国家开始转向海底锰矿资源的勘探与开发.      锰为银白色金属，质硬而脆，化学性质活泼，粉末状锰能着火; 常温下可与水或烯酸反应，置换出氢气.      锰主要用于制造合金钢， 在钢铁生产中，锰可作脱氧剂和脱硫剂；锰也是人体必需的微量元素.[1]     本文拟结合锰的元素电势图，介绍锰不同氧化值化合物的化学性质. 1. 锰的元素电势图    酸性及碱性介质中锰的元素标准电极电势图分别参见图1、2.                                                           图1 酸性介质中锰的元素标准电极电势图                                                           图2 碱性介质中锰的元素标准电极电势图       由图1可知：酸性介质中MnO4-及MnO2具有较强氧化性，被还原产物均为Mn2+；金属锰的还原性较强，易被氧化为Mn2+；MnO42-不稳定，易歧化为MnO4-及MnO2；Mn3+亦不稳定，可歧化为MnO2及Mn2+；另一方面Mn2+还原性极弱，需用强氧化剂才能将之氧化.       图2显示：碱性介质中，MnO4-、MnO42-及MnO2等氧化性均较弱；Mn(OH)2的还原性较强，易被氧化为Mn(OH)3或MnO2形式; MnO42-同样不稳定，可歧化为MnO4-及MnO2，MnO42-只能存在于强碱性介质中.2. 锰不同氧化值化合物的化学性质  2.1 Mn2+的还原性     实验室中Mn2+的盐可与碱液反应得到白色Mn(OH)2溶胶，随后立刻被空气中氧气氧化为棕色的MnO(OH)2（MnO2·xH2O)溶胶，对应反应如下：     Mn2+(aq)+2OH-(aq)→Mn(OH)2(白色)        (1)     2Mn(OH)2+O2→2MnO(OH)2（棕色）        (2)    酸性介质中，Mn2+的可被强氧化剂[NaBiO3、PbO2或(NH4)2S2O8]氧化为MnO4-，反应如下：    2Mn2++14H++5NaBiO3→2MnO4-+5Bi3++7H2O+5Na+      (3) 2.2 MnO2的氧化性及还原性       MnO2是锰的中间氧化值，表明MnO2即具有氧化性，也具有还原性.   2.2.1氧化性       MnO2+4HCl(浓)→MnCl2+Cl2+2H2O      (4)      式（4）是实验室制备氯气的反应，MnO2为强氧化剂.  2.2.2 还原性      MnO2与碱共融，可被空气中氧气氧化，得到绿色的锰酸盐，方程式如下：      2MnO2 + 4KOH+O2 → 2K2MnO4+2H2O     (5)      式(5)中MnO2是还原剂，被氧化剂O2氧化为K2MnO4. 2.3 MnO42-的歧化反应       MnO42-只能存在于强碱性介质中，在酸性、中性或弱碱性介质中MnO42-均发生歧化反应，对应方程式如下：     3MnO42- +4H+→2MnO4-+MnO2+2H2O        (6)     3MnO42- +2H2O→2MnO4-+MnO2+4OH-      (7)     需指出由于不稳定，通常情况下MnO42-不作氧化剂. 2.4 MnO4-的氧化性     MnO4-中锰的氧化值为+7(最高), 因此溶液中MnO4-只能作氧化剂.     介质不同，MnO4-被还原产物不一样，通常酸性溶液中MnO4-被还原为Mn2+；中性或弱碱性溶液中MnO4-被还原为MnO2；强碱性介质中MnO4-被还原为MnO42-.     对应的化学反应方程式如下：    MnO4-+ 5Fe2+ +8H+→Mn2+ +5Fe3+ + 4H2O        (8)    MnO4-+ 5Fe2+ +2H2O→MnO2 +5Fe3+ + 4OH-     (9)    MnO4-+ Fe2+ +3OH- →MnO42-+Fe(OH)3↓ （棕黑色）     (10) 3. 结论 ⑴不同介质条件下，MnO4-被还原产物不同； ⑵MnO42-只能存在于强碱性介质中，在酸性、中性或弱碱性介质中MnO42-均发生歧化反应; ⑶处于锰中间氧化值的MnO2即具有氧化性，也具有还原性; ⑷Mn(Ⅱ)碱性介质中还原性较强; 酸性介质中还原性较弱.参考文献[1]天津大学无机化学教研室编. 无机化学（第五版）.北京：高等教育出版社, 2018,6: 348-351.

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自余高奇科学网博客。链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1338022.html

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纳米二氧化锰的性质和应用 - 知乎

纳米二氧化锰的性质和应用 - 知乎切换模式写文章登录/注册纳米二氧化锰的性质和应用杭州恒纳新材料生产纳米氧化铝纳米氧化锆纳米氧化钛等氧化物纳米二氧化锰又叫氧化锰（HN-MnO2-50），是一种无机化合物，化学式为MnO2，为黑色无定形粉末或黑色斜方晶体，难溶于水、弱酸、弱碱、x酸、冷L酸，加热情况下溶于浓y酸而产生L气。用于锰盐的制备，也用作氧化剂、除锈剂、催化剂。酸碱性：二氧化锰是两性氧化物，它是一种常温下非常稳定的黑色粉末状固体，可作为干电池的去极化剂。在实验室常利用它的氧化性，和浓HCl作用以制取L气。 杭州恒格纳米科技有限公司生产的纳米二氧化锰为黑色无定形粉末或黑色斜方晶体，是锰稳定的氧化物，经常出现于软锰矿及锰结核中，纳米二氧化锰主要用途为制造干电池，如碳锌电池和碱性电池，也常在化学反应中作为催化剂，或作为酸性溶液中的强氧化剂。纳米二氧化锰是非两性氧化物(不成盐氧化物)，它是一种常温下非常稳定的黑色粉末状固体可作为干电池的去极化剂。也是强氧化剂，自身不燃烧，但助燃，不要和易燃物放置一起。 纳米二氧化锰（HN-MnO2-50）的主要应用 一、纳米二氧化锰（HN-MnO2-50）主要作用于干电池中作去极化剂，二氧化锰也是玻璃制造业中的非常好的脱色剂，可以将低价铁盐氧化成高铁盐，使玻璃中的蓝绿色转为弱黄色。电子工业中作用于以制锰锌铁氧体磁性材料。炼钢工业中用作铁锰合金的原料，浇铸工业的增热剂。防毒m具中作用于一氧化T的吸收剂。化学工业中用作氧化剂、有机合成的催化剂、油漆和油墨的干燥剂。也用作火柴工业的助燃剂，陶瓷、搪瓷的釉y和锰盐的原料。还用于烟火，水的净化除铁、医y、肥料及织物印染等方面。 二、纳米二氧化锰（HN-MnO2-50）用于锌锰电池类；碱锰型适用于碱性锌锰电池类,无汞碱锰型适用于碱性锌一二氧化锰电池。 纳米二氧化锰（HN-MnO2-50）是优良的电池的去极化剂，它与普通二氧化锰生产的干电池相比，具有放电容量大、活性强、体积小、寿命长等特点，因此纳米二氧化锰成为电池工业的一种非常重要的原料。 三、纳米二氧化锰（HN-MnO2-50）除作为电池的主要原料外，其它领域也得到广泛应用，如：精细化工生产过程中作氧化剂、锰锌铁氧体软磁材料中的原料。 四、纳米二氧化锰（HN-MnO2-50）由于具有很强的催化、氧化 /还原，离子交换和吸附能力，在经处理与成型后，是一种性能全面的优良净水滤料，与平常用的活性碳、沸石等净水滤料相比，具有更强的脱色和去除金属的能力。 杭州恒格纳米科技有限公司生产的纳米二氧化锰，型号：HN-MnO2-50，外观： 黑色蓬松粉末，粒径：nm 50nm，纯度：(%) 99.9%，比表面积(m2/g)：20-60，堆积密度(g/cm3)：0.2-0.4发布于 2023-05-26 22:18・IP 属地浙江纳米材料与技术纳米材料化学​赞同​​添加评论​分享​喜欢​收藏​申请

石川、陈冰冰团队在锰基催化剂催化脱除VOC & NOx方面取得系列最新进展-大连理工大学化工学院（新）

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石川、陈冰冰团队在锰基催化剂催化脱除VOC & NOx方面取得系列最新进展

时间：2020-06-15 作者： 点击：[]

近日，大连理工大学化工学院石川、陈冰冰团队一个月内在ACS catalysis, Applied Catalysis B: Environmental, Catalysis Science and Technology等催化类顶级期刊连发三篇，报道了她们在锰基催化剂催化脱除VOC&NOx方面的最新进展：

（1）氧化锰催化剂中不同类型的氧物种对催化氧化苯和甲醛性能的影响

虽然氧化锰在很多氧化反应中都表现出优异的催化性能，但是对其催化作用本质的研究尚存争议。研究制备了四种晶型的MnO2（包括α-, β-, γ-,和δ-MnO2），标识了不同晶型氧化锰中的三种氧物种：依据Mn与O的键合强度，氧物种被区分为弱吸附的表面氧物种，表面晶格氧物种和晶格氧物种。四种晶型的氧化锰中不同氧物种的含量分布不同，通过将某特定氧物种的含量与VOCs氧化反应性能的定量关联，揭示了不同氧物种的催化氧化作用机制：表面弱键合氧物种利于低温反应（甲醛氧化），表面晶格氧物种可促进中温反应（苯氧化）的进行。通过此研究加深了氧化锰中氧物种与VOCs氧化反应性能间构效关系的认识，可进一步指导催化剂改性，实现对不同VOCs污染物高效低温氧化催化剂的精准设计。相关工作以“Investigation into the Catalytic Roles of Various Oxygen Species over Different Crystal Phases of MnO2 for C6H6 and HCHO Oxidation”为题发表在Acs Catal 10 (2020) 6176-6187（https://dx.）。研究工作受到了学术公众号“研之成理”及“科匠学术”的专题推荐报道，得到广泛关注。

 

（2）碱金属改性的CoMn氧化物用于低温脱除甲醛的研究

另外，从提升非贵金属氧化物催化剂低温甲醛催化活性角度出发，建立了碱金属改性钴锰氧化物体系。碱金属Na和K掺杂改性后的CoMn氧化物的甲醛氧化活性大幅提升，能够在反应气氛为80 ppm HCHO/21%O2 /H2O（RH=50%）/N2，60 ℃和高空速(60,000 h–1)条件下，将甲醛完全氧化为二氧化碳和水，且室温条件下的转化率高达23%，是目前非贵金属氧化物用于甲醛氧化反应活性最高的催化剂之一。根据表征结果可知，碱金属K的掺杂的主要作用是：1）使催化剂表面产生更多活性氧物种，因为催化氧化甲醛性能与表面活性氧物种的含量直接相关。2）K的存在能够促进H2O解离为OH物种，为甲醛氧化提供另一条反应途径。表面OH物种是提升HCHO氧化活性的关键因素，水的存在主要调变了CoMnK催化剂上低温甲醛氧化反应路径并降低了甲醛氧化反应活化能。相关工作以“New insights into alkaline metal modified CoMn-oxide catalysts for formaldehyde oxidation at low temperatures”为题发表在Appl. Catal., A 596 (2020) 117512（），Catal Sci Technol（）。

 

（3）二维CoMn片状氧化物用于低温氨选择催化还原氮氧化物的研究

在上述研究基础上，团队制备了二维CoMn片状复合氧化物，用于低温氨选择催化还原氮氧化物反应（NH3-SCR）。具有片状形貌的催化剂与传统的CoMn氧化物颗粒相比，活性大幅提升，其中250 oC焙烧的CoMn氧化物具有优异的低温活性，在60 oC即可达到90 %以上的氮氧化物转化率，即使气氛中含有SO2时，仍能在300 oC反应8小时后保持90 %的氮氧化物消除效率，是目前用于低温氨选择催化还原氮氧化物反应活性较高的催化剂之一。将活性与结构表征关联，揭示了CoMn片状氧化物的作用机制：该催化剂表面存在丰富的路易斯酸中心，同时具有优异的氧化还原能力，这样的结构有利于反应物NH3在催化剂表面的吸附及部分氧化，极易与NO形成活泼的反应中间物种，在较低温度即可分解生成氮气。在此过程中，气相氧气的作用是将催化剂再生，完成氧化还原的循环，保证反应的继续进行。相关工作以“Insights into the structure-activity relationships of highly efficient CoMn oxides for the low temperature NH3-SCR of NOx”为题发表在Appl. Catal. B: Environ. 596 (2020) 117512（）。

 

上述工作得到了国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题专项”子课题（2017YFA0700103）、国家重点基金（21932002）、国家自然科学基金项目（21872014，21707015，21577013）、中央高校基本科研业务费（DUT19LK04）、辽宁省自然基金指导计划（2019-ZD-0023）的资助。上述文章的第一作者分别为我院的陈冰冰博士，博士生赵琦，研究生王芷卉。

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