Birnessite型锰氧化物的合成研究进展.doc

化学通报 2006年 第69卷 w062 Birnessite型锰氧化物的合成研究进展 吴忠帅 张向东* 臧健 荣欣 (辽宁大学化学科学与工程学院 沈阳 110036) 摘 要 通过水热法,氧化还原沉淀法,溶胶-凝胶法,高温固相化学反应法,模板法等常见层状Birnessite锰氧化物的合成方法的介绍,阐述了二维层状锰氧化物的合成及反应产物控制,综述了Birnessite锰氧化物在功能性材料研究方面的一些最新进展. 关键词 层状 水钠锰矿 合成 锰氧化物 Recent Progress on the Synthesis of Birnessite-type Manganese Oxide Wu Zhongshuai, Zhang Xiangdong*, Zang Jian, Rong Xin (College of Chemical Science and Engineering, Liaoning University, Shenyang 110036) Abstract This article reviewed the recent process on the synthesis and reaction conditions for the production of layered birnessite manganese oxide through six synthetic methods. The methods included hydrothermal method, redox precipitation method, sol-gel method, high temperature solid phase chemical method, templating reaction. The developing trends of birnessite-type manganese oxide to be used in the functional material were also discussed. Key words Layered, Birnessite, Synthesis, Manganese oxide Birnessite(以下简写Bir)型锰氧化物(亦称水钠锰矿,分子式Na4Mn14O27·9H2O[1]),在自然界中广泛存在于土壤及沉积物中,是一类二维层状[2]锰氧化物,层间距约0.7nm[1,3,4].其片层由锰氧八面体MnO6共边或共角构成,层间由水分子,Na+(或其它金属离子)离子交互占据填充.层结构上每隔6个锰氧八面体MnO6就有一个空位,使得整个八面体层带负电荷,与嵌入层间的阳离子通过静电作用保持层状结构的稳定. 由于Bir型锰氧化物具有的特殊层状结构,决定了它有很多优异的物理和化学性质,如导电性,磁性,离子交换,催化,选择性吸附等.利用其结构和性质制备的材料在很多领域也有着重要的应用,如做为分子筛[5~9],离子交换器[7,11],高效催化剂[12,13],磁性材料[14],二次电池电极材料[15~17],电化学[17~19],选择性吸附剂[20~23],纳米复合材料[24~26]和硫化处理剂[27]等.因此,相关研究引起了众多科学工作者的关注. Bir型锰氧化物常见的合成方法有水热法[28~34],氧化还原沉淀法[35~43],溶胶-凝胶法[44,45],高温固相化学反应法[46~48],模板法[7,49~56]等.本文重点综述了Bir型锰氧化物的合成方法以及它们在功能性材料研究方面的一些最新进展. 1 水热法 水热法是液相反应的一种,一般在100～300℃间温和条件下完成反应.该方法应用于制备Bir,是将两种或两种以上的固体反应物,如氧化物,氢氧化物或Mn(NO3)2,MnSO4等无机锰盐溶解于水中,配成一定浓度的混合溶液,经搅拌后,转移到高压釜中,控制一定的水热温度和水热时间,吴忠帅 男,24岁,硕士生,现从事锰氧化物合成及应用研究. *联系人,E-mail: xdzhang@ 辽宁省科技厅基金沈阳市科技局基金(1022037-1-07)资助项目 2005-09-27收稿,2006-01-19接受  化学通报 2006年 第69卷 w062 2 在自生压力下完成反应. Feng等[28,29]采用水热法合成了多种层状Bir氧化物.典型的反应是,将一定量的0.6mol/L的NaOH和2mol/L的H2O2溶液混合,在强烈搅拌下,注入Mn(NO3)2溶液中,搅拌25min后过滤.将沉淀转移到高压釜中,以2mol/L NaOH为溶剂,150℃老化16h,经过滤,