化学二氧化锰制备及进展评述_李槐华

二氧化锰电化学电容器材料的制备及其性能研究二氧化锰（MnO2）是一种重要的电化学电容器材料，它具有高比电容、高循环稳定性和低成本等优点，因此广泛应用于电子设备、储能装置、传感器等领域。

本文将介绍二氧化锰电化学电容器材料的制备方法以及其性能研究。

一、制备方法1.水热法制备：将锰盐与适量的氧化剂（如高锰酸钾）溶解在水中，经过水热反应形成MnO2、具体步骤如下：（1）将锰盐和高锰酸钾溶解在适量的去离子水中，调节溶液的pH值。

（2）将混合溶液置于水热反应器中，在高温高压下反应一段时间，生成MnO2（3）将得到的沉淀经过洗涤、离心等处理，最后干燥得到二氧化锰粉末。

2.溶胶-凝胶法制备：此方法通过溶解锰盐于溶剂中，制备胶体溶液，再通过凝胶化处理得到二氧化锰材料。

具体步骤如下：（1）将锰盐溶解在溶剂中，形成锰离子溶液。

（2）加入其中一种胶体稳定剂，通过搅拌混合。

（3）加入凝胶剂，反应生成凝胶。

（4）将凝胶进行干燥、烧结等处理，最终得到二氧化锰材料。

二、性能研究1.循环伏安曲线（CV）：通过循环伏安法可以测量二氧化锰材料在不同电位范围内的电流对时间的变化情况，可以得到材料的比电容、电化学活性等信息。

2.电化学阻抗谱（EIS）：通过在一定频率范围内测量二氧化锰材料的电阻和电容，可以分析材料的电化学反应动力学、界面特性等。

3.循环寿命测试：通过多次充放电循环测试，观察二氧化锰材料在循环过程中的电容变化情况，以评估其循环稳定性。

4.微观结构表征：采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等技术观察二氧化锰材料的形貌、晶体结构等信息，了解其微观结构对电容性能的影响。

5.电化学性能对比研究：通过与其他电容器材料如二氧化钼、二氧化钛等进行对比实验，评估二氧化锰材料的优势和劣势。

总结：二氧化锰电化学电容器材料的制备方法主要包括水热法和溶胶-凝胶法，其性能研究可通过循环伏安曲线、电化学阻抗谱、循环寿命测试、微观结构表征和电化学性能对比研究等方法进行。

电池级二氧化锰涉及的相关化学原理合制备工艺二氧化锰，听着是不是有点高大上的感觉？但它在我们日常生活中可常见得很哦，尤其是电池里，尤其是那些小小的碱性电池。

二氧化锰的学名可能让人觉得离自己远远的，实际上它可是“电池界”的小明星。

那到底这个不起眼的小家伙是怎么跟电池扯上关系的呢？背后有一堆化学原理和制作工艺，说起来可有得聊了。

先说说电池级的二氧化锰，它的作用真不简单。

要是把电池看作一个小工厂，二氧化锰就是其中的“员工”之一。

它在电池里，负责氧化还原反应。

简单说呢，就是电池一开工，正极就会通过二氧化锰把电子给“吸走”，然后放给负极。

咱们的电池就能产生电流了，给各种小电器提供能量。

要是没有它，电池就像是缺了灵魂的躯壳，啥都干不成。

所以啊，二氧化锰在电池中的角色，实在是太重要了。

不过话说回来，虽然它在电池里这么“吃香”，但电池级的二氧化锰并不像普通的那种原矿二氧化锰那么“随便”。

想要得到合格的电池级二氧化锰，可不是一件容易事儿。

它得是纯净的，杂质不能多，否则电池就可能没那么高效，甚至会出问题。

再说了，粒度得适中，既不能太大也不能太小，太大了电池容量降低，太小了可能引发短路，整个电池的寿命也会大打折扣。

所以，为了让它能“发挥最大的作用”，这些二氧化锰得经过一系列的严格加工和处理。

大家可能都想知道，二氧化锰是怎么被从原矿中提炼出来的吧。

这里面有一套复杂的工艺流程呢。

一般来说，首先得从自然界的二氧化锰矿石里提取出二氧化锰。

你可以想象一下，这就像是从沙滩上捡贝壳，得选那些个大而漂亮的贝壳，不然不仅影响外观，还影响用途。

然后，矿石得经过高温焙烧，这样才能把里面的杂质给除掉，留下纯净的二氧化锰。

你可能会想，嗯，焙烧听起来简单，实际操作中可是得小心谨慎的。

焙烧温度不对，杂质可能没去掉，产品就不合格；温度太高，二氧化锰也会分解，结果又要从头再来。

精炼工作就开始了。

为了确保纯度，二氧化锰得经过化学处理，洗净其中的杂质。

这一步就像做精致的手工艺品，需要耐心和技巧，稍有不慎，产品质量就会大打折扣。

二氧化锰的性质制备及应用本文将详细介绍二氧化锰的性质、制备方法、用途、分解温度及其在电池、催化等领域的应用。

一、二氧化锰的性质二氧化锰是一种黑色的固体化合物，化学式为MnO2，是生产电池、颜料、橡胶、催化剂等工业领域的重要原料。

二氧化锰的晶体结构有α和β两种类型，其中α-MnO2为菱形结构，β-MnO2为四方结构。

二氧化锰的熔点较高，为1650-1980℃，密度为5.0-5.5g/cm3，不溶于水，但能溶解于酸或碱溶液。

二、二氧化锰的制备方法二氧化锰的制备方法有多种，包括天然二氧化锰的提取和人工合成二氧化锰的方法。

天然二氧化锰可以从矿物中提取，如软锰矿（MnO2）、菱锰矿（MnCO3）等。

人工合成二氧化锰的方法有电解法、热分解法、化学沉淀法等。

其中，电解法和热分解法是工业化生产二氧化锰的常用方法。

三、二氧化锰的用途二氧化锰在工业上有多种用途，其主要用途有以下几个方面：1.电池材料：二氧化锰作为电池的正极材料，具有价格低廉、电化学性能好等优点，主要用于干电池、蓄电池等。

2.催化材料：二氧化锰作为催化剂，可用于合成高分子化合物、制造颜料等。

3.橡胶工业：二氧化锰可以提高橡胶制品的强度、耐磨性和抗老化性。

4.医药领域：二氧化锰可用于药物合成，如治疗消化不良的抗酸药、皮肤消毒剂等。

5.其它领域：二氧化锰还可用于生产陶瓷、玻璃等，以及作为颜料、涂料等。

四、二氧化锰的分解温度二氧化锰的分解温度为430℃左右，其分解过程是一个复杂的化学反应过程，与反应温度、催化剂种类和量等因素有关。

在高温下，二氧化锰可以被还原剂还原为金属锰，同时放出氧气。

五、二氧化锰在电池领域的应用二氧化锰在电池领域的应用主要是在干电池和蓄电池中作为正极材料。

干电池是一种常见的化学电源，其结构主要由正极、负极和隔膜三部分组成。

正极的主要成分就是二氧化锰和纸浆，而负极则是锌和氯化铵。

蓄电池中的二氧化锰则主要作为电极的活性物质，能够储存和释放能量。

6中国粉体工业年第期在碳纳米管表面沉积同形性良好的氧化锆涂层，燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室的王艳辉教授指导博士研究生陆静设计了一套非沸腾水解装置，成功的制备出核壳结构的纳米复合材料。

氧化锆层均匀连续，完整包覆碳纳米管表面。

通过调节水解时间可以方便有效地控制涂层的厚度。

这种低温水解的方法是溶液法沉积纳米涂层的一个重要拓展，不需要价格高昂的专用镀覆设备，具有操作简单、能耗小、可控性好等优点，可广泛用于纳米粉体表面涂覆各种纳米功能涂层。

中科院发明二氧化锰纳米材料制备新工艺中国科学院在超级电容器储能材料合成研究方面取得重要进展，用简单的工艺和反应条件制备出了二氧化锰(M nO 2)纳米材料。

该项目是由中科院电工所马衍伟课题组完成的。

他们在较低的反应温度下制备出M n O 2海胆状微米空心球、纳米团簇、线团状纳米球结构。

该法制备的M n O 2粒径均一、形貌可控。

其制备工艺具有过程简单、合成时间短、反应温度低、样品结晶性好、无需表面活性剂、可大规模生产等优点，为纳米储能材料的制备提供了一条简单、有效而且可调的新方法，已申请国家发明专利。

据了解，目前，M n O 2材料由于其结构的多样性及其独特的物理化学特性，在离子交换、催化、能源存储等领域有着重要的应用。

常规制备M n O 2空心球微米材料的技术有模板法和银离子催化法，但模板法工艺复杂，催化法价格昂贵。

该成果无需催化剂，在成本低廉的基础上通过加入高价离子，如铁离子、铝离子等，实现了对产物的形貌可控，为过渡金属氧化物的合成提供了一条新途径。

纳米材料形貌可人为控制自上世纪30年代起，异质结构的半导体器件就在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。

在人们的现代生活中，以半导体异质结构为基础的发光二极管、场效应晶体管、太阳能电池等都得到了广泛的应用。

因此，发展纳米材料的合成技术，制备具有纳米尺寸的“半导体-半导体异质结构”材料不仅是合成化学所面临的挑战，同时也是发展新型功能纳米材料的一个重要途径。

二氧化锰的现状及未来五至十年发展前景二氧化锰是一种重要的无机化合物，具有广泛的应用前景。

它是一种黑色或棕色的粉末状物质，化学式为MnO2。

二氧化锰主要由锰矿石经过氧化反应制备而成，是重要的锰资源。

本文将探讨二氧化锰原料的现状以及未来五至十年的发展前景。

首先，我们来看二氧化锰原料的现状。

目前，全球二氧化锰的总产量约为200万吨，其中中国占据了相当大的份额。

中国是全球最大的二氧化锰生产国，其产量占据了全球的30%左右。

二氧化锰的主要原料是锰矿石，中国的主要锰矿石产地有湖南、贵州、广西等地。

这些地方拥有丰富的锰矿资源，为二氧化锰的生产提供了坚实的基础。

然而，二氧化锰产业也面临着一些挑战。

首先，锰矿石资源的有限性使得二氧化锰生产面临一定的压力。

虽然目前尚未出现短缺的情况，但随着全球经济的发展和人口的增长，对二氧化锰的需求将不断增加，这将对锰矿石资源提出更高的要求。

其次，环保问题也是二氧化锰产业面临的重要挑战。

二氧化锰生产过程中会产生废水、废气等污染物，对环境造成一定的影响。

因此，未来的二氧化锰产业需要加强环保措施，减少污染排放。

然而，尽管面临一些挑战，二氧化锰产业的未来发展前景依然广阔。

首先，随着新能源行业的快速发展，二氧化锰作为电池材料具有巨大的市场潜力。

二氧化锰可以用于锂电池、镍氢电池等电池的正极材料，其高能量密度和良好的循环性能使其成为理想的电池材料。

随着电动汽车和可再生能源的需求增加，二氧化锰的市场需求将大幅增加。

其次，二氧化锰还具有广泛的应用于化工、冶金、电子等行业。

例如，在化工行业中，二氧化锰可以作为催化剂、杀菌剂等，广泛应用于有机合成反应和水处理等领域。

在冶金行业中，二氧化锰可以用作合金添加剂，提高合金的强度和耐磨性。

在电子行业中，二氧化锰可以用于制备电子元件等。

这些应用领域的不断扩大将为二氧化锰产业带来新的增长机遇。

综上所述，二氧化锰作为重要的无机化合物，具有良好的市场前景。

尽管面临一些挑战，如锰矿石资源的有限性和环保问题，但随着新能源和化工等行业的发展，二氧化锰的市场需求将持续增加。

纳米MnO2制备方法的研究进展锰，在自然界中大量存在。

地球储量丰富，价格低廉。

而且锰资源对环境友好无毒害。

因其氧化还原性能优良，被广泛的使用在各个领域。

纳米MnO2具有较好的电化学性能。

使其在电致变色、超级电容器等领域已经成为研究热点。

纳米MnO2具有特殊的纳米材料特性，广泛应用在很多领域。

在汉斯出版社《分析化学进展》期刊中，有论文在查阅了国内外有关文献对纳米MnO2的制备方法的基础上，着重对液相法、固相法、溶胶–凝胶法三种纳米MnO2的制备方法进行了综合论述，为后续研究及制备纳米MnO2提供有益的参考。

液相法制备纳米MnO2是在均相溶液中采取措施将二氧化锰的溶剂和溶质分离。

经过热解之后得到所需要的纳米级微粒。

固相法在制备纳米MnO2过程中主要是采用低温化学固相法制备。

低温固相法具有制备工艺简单、高选择性、无中间步骤、产率较高等优点，可避免或减少液相合成中易出现的团聚现象，因而在合成单一金属氧化物已得到广泛的应用。

溶胶–凝胶法是以活性高的化合物为反应的前驱体。

将反应原料均匀混合后水解，得到了溶胶。

通过溶胶–凝胶法制备的纳米MnO2纯度较高。

除了以上几种传统的制备纳米MnO2的方法之外，还有超零界流体干燥技术、乳液法、臭氧化法，γ射线照射法等纳米MnO2的制备方法。

有学者用γ射线源场照射含锰源与表面活性剂的材料制备出了纳米MnO2，这种方法得到的产物具有纯度高、粒径分布窄等优点。

还有人利用流变相反应法制备纳米二氧化锰，通过混合一定量的高锰酸钾和苯甲酸锰，在一定温度下与泡沫状的成型材料反应，洗涤并干燥后得到粉末状的二氧化锰。

总言之，液相法可取之处是工艺不复杂，费用少。

目前的工业生产中，此方法应用较为普遍。

但是液相法也存在产物组成不均匀，易出现硬团聚现象的不足。

为了使此方法能投入大批量的生产工艺中去，需要克服这些缺点使其能最大的发挥有效作用，成为今后的研究方向。

固相法较为传统。

它有成本较低，操作简单等特点。

电解二氧化锰制备技术的发展摘要：二氧化锰在利用价值很大，比如在玻璃制造过程中可以将其用于消色剂，还可以凭借其特性应用于防毒面具和电子材料制造。

此外，在橡胶制造中可以增加橡胶的黏性，而化学实验中可以用作催化剂，因此对电解二氧化锰制备技术的研究具有重要意义。

本文从电解二氧化锰的主要电解工艺入手，讨论电解二氧化锰的掺杂改性，最后提出对电解二氧化锰生产工艺进行展望，希望对相关研究带来帮助。

关键词：电解二氧化锰；制备技术；发展电解二氧化锰在碱性锌锰电池当中作为正极活性物质，直接影响着电池功效以及电池放电、触电等性能。

当前各国对新能源利用问题高度重视，由此使得电解二氧化锰利用和研究不断深入。

二氧化锰是一种灰黑色或灰色的化学电源材料晶体呈针状或者细柱状，广泛用于玻璃陶瓷、磁性材料、氧化剂等方面的制作，根据不同的生产方法，二氧化锰可分为天然二氧化锰、电解二氧化锰以及化学二氧化锰，主要区别在于二氧化锰的含量不同。

长期以来，电池工业领域主要使用天然二氧化锰，然而近年来，由于矿产资源大大减少，开始使用电解二氧化锰取代天然二氧化锰，电解二氧化锰但化学纯度高达90%，成为当前高性能化学电池的重要材料。

一、电解二氧化锰的主要电解工艺（一）硫酸锰-硫酸电解1电解工艺在1918年，有相关人员提出使用硫酸锰溶液电解制备二氧化锰，主要利用碳酸锰矿以及软锰矿。

在化学转化条件下得到二价锰盐，然后在硫酸介质作用下电解得到二氧化锰，后期美国实现了高温电解含硫酸的硫酸锰业电解二氧化锰工业化生产，对于电解生产氧化锰来说，产品的理化性能以及电流效率是重要指标。

电解利用的工艺条件主要包括电极材料、电解温度、电流密度、硫酸浓度猛的浓度。

目前学者对硫酸锰硫酸体系制备电解二氧化锰的影响进行了深入分析，其中有研究人员对酸性电解溶液中硫酸浓度影响进行的分析。

在高温电解工艺下硫酸浓度低于0.76摩尔/升电流效率变化不显著，随着酸度增长电流效率下降，并发现硫酸和硫酸锰的摩尔比处于0.2-0.5为最佳状态。

电池用二氧化锰的生产方法与研究进展
周柳霞
【期刊名称】《中国锰业》
【年(卷),期】2010(028)003
【摘要】综述了电池用天然放电锰粉(NMD)、电解二氧化锰(EMD)和化学二氧化锰(CMD)的制造方法、机理和研究进展,对工艺过程和工序要求作了较详细地介绍,分析了各种制造方法的利与弊;指出无论使用何种方法制备电池用二氧化锰必须考虑经济、晶型、视密度等因素.
【总页数】7页(P1-7)
【作者】周柳霞
【作者单位】全国锰业技术委员会《中国锰业》编辑部,湖南,长沙,410006
【正文语种】中文
【中图分类】TM911.1;TQ137.1+2
【相关文献】
1.谈化学二氧化锰(CMD)生产方法 [J], 洪世琨
2.锂-二氧化锰电池中关键材料的研究进展 [J], 邓一凡
3.锂-二氧化锰一次电池的研究进展 [J], 赵惠慧;祝艳磊;张丽娟
4.锂-二氧化锰电池的研究进展 [J], 李军升;皮正杰;李节宾;李磊;孟庆英
5.锂一次电池的新发展——锂－二氧化锰电池 [J], 李亚寅;张晶
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第32卷第2期2014年5月中国锰业CHINA'S MANGANESE INDUSTＲYVol．32No．2May 2014收稿日期：2014－02－20基金项目：国家自然科学基金资助（51164003）作者简介：李槐华（1986－），男（瑶族），湖南永州人，博士研究生，研究方向：矿物加工与资源综合利用，手机：138********，E-mail ：xiaoyanhuang@vip．sina．com．综合评述化学二氧化锰制备及进展评述李槐华1，黄晓燕2，沈慧庭2，王强2（1．武汉理工大学资源与环境学院，湖北武汉430070；2．广西大学资源与冶金学院，广西南宁530004）摘要：综述了国内外化学二氧化锰生产工艺和研究进展，介绍了化学二氧化锰生产概况、制备方法及工艺特点，展望了化学二氧化锰未来的研究方向，指出开发高性能化学二氧化锰产品及拓宽其在新能源电池的应用的重要意义。

关键词：化学二氧化锰;电池;放电性能中图分类号：TF111．1；TF111．3文献标识码：A文章编号：1002－4336（2014）02－0001－05电池级二氧化锰主要有天然二氧化锰（NMD ）、电解二氧化锰（EMD ）和化学二氧化锰（CMD ）。

由于NMD 资源日益枯竭，其产品纯度和电化学性能已无法满足高品质电池的生产要求，逐渐被合成二氧化锰取代。

我国合成二氧化锰主要以贫菱锰矿或氧化锰矿为原料，主要有EMD 和CMD 。

EMD 产品95%以上用于干电池生产，尽管EMD 放电性能优异，但其成本高，能耗大，生产周期长，因此，世界各国正积极开展CMD 工艺研究，CMD 采用化学方法合成电池级二氧化锰，根据反应原理、生产原料、技术路线等有所不同。

为适应高品级电池行业的发展要求，国内外研究者对CMD 产品性能的改进做了大量研究工作，主要集中在掺杂改性、纳米制备及物理场引入等，目前已开发出产品性能好、周期短、成本低、环境友好的CMD 工艺路线。

二氧化锰的制备和应用作者：张强来源：《科学与财富》2018年第24期摘要：综述了目前化学法合成二氧化锰常用的方法，并对各方法的优势和不足进行了剖析、同时，介绍了二氧化锰在电极材料和催化剂方面的应用，对其应用局限性和改进方法进行了分析。

关键词：二氧化锰、水热法、电极材料、催化剂在二氧化锰晶体中，一个Mn和6个O相互结合形成一种空间八面体结构[MnO6]，八面体[MnO6]是组成二氧化锰最基本的结构单元，八面体[MnO6]在空间上的组合方式不同，形成的二氧化锰性能不同。

根据八面体[MnO6]的组合方式不同，二氧化锰主要分为一维隧道结构、二维片状结构和三维网状结构，以及α、β、γ、δ、λ五种晶型[1]。

随着科学技术的发展，二氧化锰的制备技术也不断提升，目前，二氧化锰的方法的制备方法主要有焙烧法、溶胶-凝胶法、氧化还原法、电沉积法和水热法。

1焙烧法焙烧法是一种通过在高温热解锰盐制备二氧化锰的方法，利用这种方法制备二氧化锰简单、高效，影响制备的二氧化锰性能的因素较少，常用的可热解成二氧化锰的锰盐有碳酸锰、醋酸锰、硝酸锰和高锰酸钾。

史欢欢等人[2]以碳酸锰为前驱体，在氧气充足条件下，360℃下焙烧3h制备了γ-MnO2。

焙烧法是一种比较成熟的制备二氧化锰的方法，可规模化制备，但是，其可选的锰盐较少，原料单一。

同时由于高温焙烧过程中，易发生烧结现象，难以制得纳米级二氧化锰，并且粒径分布宽。

2溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种条件温和、操作简单的制备二氧化锰的方法，并且制备的二氧化锰粒径分布集中，晶型单一，结晶度高，易于制得纳米级二氧化锰[1]。

该方法制备二氧化锰，通常是先向锰盐溶液中加入化学试剂，改变溶液水解状态，形成溶胶，然后再干燥、焙烧制得二氧化锰。

在形成溶胶过程中，可以通过引入表面活性剂和模板来控制制得的二氧化锰的粒径和结构，从而得到具有目标性能的二氧化锰，该方法实现了二氧化锰的可控制备。

王佳伟等人[3]利用溶胶-凝胶法，以醋酸锰和柠檬水为原料制备了纳米级二氧化锰，并且探究了溶胶pH、焙烧温度对最终产物二氧化锰性能和结构的影响，研究结果表明，溶胶pH 和焙烧温度对最终产物二氧化锰的晶型、粒径和电容性能具有较大影响。