一种掺杂改性电解二氧化锰及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于二氧化锰制备技术领域，尤其涉及一种掺杂改性电解二氧化锰及其制备方法和应用。


背景技术：

2.二氧化锰是八面体结构，氧原子在八面体角顶上，锰原子在八面体中，八面体共棱连接形成单链或双链，这些链和其它链共顶，形成空隙的隧道结构，八面体或成六方密堆积，或成立方密堆积。二氧化锰是一种两性氧化物，存在对应的bamno3或者srmno3这样的钙钛矿结构的形式上的盐(通过熔碱体系中的化合反应得到)，也存在四氯化锰。遇还原剂时，表现为氧化性。如将二氧化锰放到氢气流中加热至1400k得到氧化锰；将二氧化锰放在氨气流中加热，得到棕黑色的三氧化二锰；将二氧化锰跟浓盐酸反应，则得到氯化锰、氯气和水。遇强氧化剂时，还表现为还原性。如将二氧化锰，碳酸钾和硝酸钾或氯酸钾混合熔融，可得到暗绿色熔体，将熔体溶于水冷却可得六价锰的化合物锰酸钾。在酸性介质中是一种强氧化剂；然而，现有掺杂改性电解二氧化锰制备方法采用的原料硫酸钡含有杂质，影响制备掺杂改性电解二氧化锰的质量；同时，采用的原料氧化锰质量差，影响制备掺杂改性电解二氧化锰的质量。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
4.(1)现有掺杂改性电解二氧化锰制备方法采用的原料硫酸钡含有杂质，影响制备掺杂改性电解二氧化锰的质量。
5.(2)采用的原料氧化锰质量差，影响制备掺杂改性电解二氧化锰的质量。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种掺杂改性电解二氧化锰及其制备方法和应用。
7.本发明是这样实现的，一种掺杂改性电解二氧化锰制备方法包括：
8.步骤一，对二氧化钛除杂处理，将锐钛矿晶型二氧化钛在惰性气体保护下进行热处理，得到金红石晶型二氧化钛包覆在锐钛矿晶型二氧化钛表面的二氧化钛粉末添加剂；
9.步骤二，将氧化锰和硫酸钡粉末按比例混合均匀后在马沸炉中进行热处理，冷却后研磨成粉状得到硫酸钡添加剂；
10.步骤三，将硫酸钡添加剂和二氧化钛粉末添加剂依次悬浮于电解槽的硫酸锰溶液中，加入高锰酸钾、盐酸、硝酸镉；反应温度为180℃，反应时间为12小时；获取掺杂改性电解二氧化锰。
11.进一步，所述硫酸钡制备方法如下：
12.(1)对超微细天然硫酸钡粉体除杂处理；将超微细天然硫酸钡粉体经湿法酸碱提纯、浆化、增白、洗涤后过滤得到硫酸钡滤饼；
13.(2)将得到的硫酸钡滤饼水分散至固液比为0.3g/ml，加入无水硫酸钠粉末，搅拌，
再缓慢加入氯化钡溶液进行复分解反应，反应生成的沉淀硫酸钡包覆在得到的高纯度超微细天然硫酸钡微粒表面，实现同质包覆，氯化钡溶液滴加完成后继续搅拌，停止搅拌后，进行陈化处理，然后过滤得到硫酸钡滤饼；
14.(3)将得到的硫酸钡滤饼经洗涤、过滤、烘干、焙烧、粉碎后得到粉体硫酸钡。
15.进一步，所述复分解反应是按化学反应计量的2倍加入无水硫酸钠粉末，使氯化钡转化为硫酸钡并沉积于高纯度超微细天然硫酸钡微粒表面的过程。
16.进一步，所述复分解反应的反应条件为90℃，搅拌速度为110r/min，氯化钡溶液滴加完成后继续搅拌44min。
17.进一步，所述陈化处理时间为140min。
18.进一步，所述烘干是将所得到的硫酸钡滤饼采用双桨叶干燥机在干燥温度为190℃之间时烘干至水分达到6％以下的过程。
19.进一步，所述焙烧为将烘干所得硫酸钡滤饼于950℃在电炉中焙烧32min的过程；
20.粉碎为待焙烧后的硫酸钡滤饼冷却至室温后进入气流粉碎机粉碎得到粉体硫酸钡产品的过程。
21.进一步，所述二氧化锰制备方法如下：
22.1)对软锰矿除杂处理；从原材料软锰矿中提取氧化锰；以提取出的软锰矿作为原料制备氧化锰；对制备的氧化锰进行后处理，得到最终氧化锰；
23.氧化锰制备中包括以下具体步骤：
24.将提取的氧化锰置于机器中加热至900℃进行焙烧；
25.制备一定量的水和浓度为98％的浓硫酸，再加入焙烧后的氧化锰进行歧化反应；反复加入氧化剂溶液进行重质氧化反应；将重质氧化后的混合液体用过滤装置进行固液分离，分离后的固体则为活化后的氧化锰；
26.对活化后的氧化锰进行处理，使其表面形成状态；
27.反应环境制备：制备反应环境，控制反应环境的温度为恒温85℃；
28.反应液制备：制备反应液备用，其中反应液中持续产生大量气泡；
29.置入反应液：将反应液置入反应环境中，再将活化后的氧化锰置入反应液中进行反应，其中反应液中持续产生的气泡对活化后的氧化锰表面进行冲击，使其表面出现形态；
30.捞出清洗：将置入反应液后的氧化锰捞出，并用热水清洗掉氧化锰表面残留的反应液。
31.进一步，所述硫酸歧化的具体实施方式为在容器中置入的水和浓硫酸的比例为9:1，再对其进行升温处理，并在升温过程中进行持续搅拌，控制温度在95℃之间时置入氧化锰进行歧化反应，同时反应期间也同样进行持续搅拌。
32.进一步，所述重质氧化的具体实施方式为当硫酸歧化时的温度达到95℃时，重复定时置入氧化剂溶液，相邻两次氧化剂溶液的间隔时间为2h；
33.所述反应液制备中所使用的材料为碳酸钙和盐酸，其中碳酸钙和盐酸的质量比为1:3。
34.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
35.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发
明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
36.本发明通过硫酸钡制备方法制备的硫酸钡纯度高，从而大大提高制备掺杂改性电解二氧化锰的质量；同时，通过氧化锰制备方法制备的氧化锰质量高，从而大大提高制备掺杂改性电解二氧化锰的质量。
37.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
38.本发明通过硫酸钡制备方法制备的硫酸钡纯度高，从而大大提高制备掺杂改性电解二氧化锰的质量；同时，通过氧化锰制备方法制备的氧化锰质量高，从而大大提高制备掺杂改性电解二氧化锰的质量。
附图说明
39.图1是本发明实施例提供的掺杂改性电解二氧化锰制备方法流程图。
40.图2是本发明实施例提供的硫酸钡制备方法流程图。
41.图3是本发明实施例提供的二氧化锰制备方法流程图。
具体实施方式
42.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
43.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
44.如图1所示，本发明提供一种掺杂改性电解二氧化锰制备方法包括以下步骤：
45.s101，对二氧化钛除杂处理，将锐钛矿晶型二氧化钛在惰性气体保护下进行热处理，得到金红石晶型二氧化钛包覆在锐钛矿晶型二氧化钛表面的二氧化钛粉末添加剂；
46.s102，将氧化锰和硫酸钡粉末按比例混合均匀后在马沸炉中进行热处理，冷却后研磨成粉状得到硫酸钡添加剂；
47.s103，将硫酸钡添加剂和二氧化钛粉末添加剂依次悬浮于电解槽的硫酸锰溶液中，加入高锰酸钾、盐酸、硝酸镉；反应温度为180℃，反应时间为12小时；获取掺杂改性电解二氧化锰。
48.如图2所示，本发明提供的硫酸钡制备方法如下：
49.s201，对超微细天然硫酸钡粉体除杂处理；将超微细天然硫酸钡粉体经湿法酸碱提纯、浆化、增白、洗涤后过滤得到硫酸钡滤饼；
50.s202，将得到的硫酸钡滤饼水分散至固液比为0.3g/ml，加入无水硫酸钠粉末，搅拌，再缓慢加入氯化钡溶液进行复分解反应，反应生成的沉淀硫酸钡包覆在得到的高纯度超微细天然硫酸钡微粒表面，实现同质包覆，氯化钡溶液滴加完成后继续搅拌，停止搅拌后，进行陈化处理，然后过滤得到硫酸钡滤饼；
51.s203，将得到的硫酸钡滤饼经洗涤、过滤、烘干、焙烧、粉碎后得到粉体硫酸钡。
52.本发明提供的复分解反应是按化学反应计量的2倍加入无水硫酸钠粉末，使氯化
钡转化为硫酸钡并沉积于高纯度超微细天然硫酸钡微粒表面的过程。
53.本发明提供的复分解反应的反应条件为90℃，搅拌速度为110r/min，氯化钡溶液滴加完成后继续搅拌44min。
54.本发明提供的陈化处理时间为140min。
55.本发明提供的烘干是将所得到的硫酸钡滤饼采用双桨叶干燥机在干燥温度为190℃之间时烘干至水分达到6％以下的过程。
56.本发明提供的焙烧为将烘干所得硫酸钡滤饼于950℃在电炉中焙烧32min的过程；
57.粉碎为待焙烧后的硫酸钡滤饼冷却至室温后进入气流粉碎机粉碎得到粉体硫酸钡产品的过程。
58.如图3所示，本发明提供的二氧化锰制备方法如下：
59.s301，对软锰矿除杂处理；从原材料软锰矿中提取氧化锰；以提取出的软锰矿作为原料制备氧化锰；对制备的氧化锰进行后处理，得到最终氧化锰；
60.氧化锰制备中包括以下具体步骤：
61.将提取的氧化锰置于机器中加热至900℃进行焙烧；
62.制备一定量的水和浓度为98％的浓硫酸，再加入焙烧后的氧化锰进行歧化反应；反复加入氧化剂溶液进行重质氧化反应；将重质氧化后的混合液体用过滤装置进行固液分离，分离后的固体则为活化后的氧化锰；
63.对活化后的氧化锰进行处理，使其表面形成状态；
64.反应环境制备：制备反应环境，控制反应环境的温度为恒温85℃；
65.反应液制备：制备反应液备用，其中反应液中持续产生大量气泡；
66.置入反应液：将反应液置入反应环境中，再将活化后的氧化锰置入反应液中进行反应，其中反应液中持续产生的气泡对活化后的氧化锰表面进行冲击，使其表面出现形态；
67.捞出清洗：将置入反应液后的氧化锰捞出，并用热水清洗掉氧化锰表面残留的反应液。
68.本发明提供的硫酸歧化的具体实施方式为在容器中置入的水和浓硫酸的比例为9:1，再对其进行升温处理，并在升温过程中进行持续搅拌，控制温度在95℃之间时置入氧化锰进行歧化反应，同时反应期间也同样进行持续搅拌。
69.本发明提供的重质氧化的具体实施方式为当硫酸歧化时的温度达到95℃时，重复定时置入氧化剂溶液，相邻两次氧化剂溶液的间隔时间为2h；
70.所述反应液制备中所使用的材料为碳酸钙和盐酸，其中碳酸钙和盐酸的质量比为1:3。
71.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
72.本发明通过硫酸钡制备方法制备的硫酸钡纯度高，从而大大提高制备掺杂改性电解二氧化锰的质量；同时，通过氧化锰制备方法制备的氧化锰质量高，从而大大提高制备掺杂改性电解二氧化锰的质量。
73.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备
和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
74.三、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
75.本发明通过硫酸钡制备方法制备的硫酸钡纯度高，从而大大提高制备掺杂改性电解二氧化锰的质量；同时，通过氧化锰制备方法制备的氧化锰质量高，从而大大提高制备掺杂改性电解二氧化锰的质量。
76.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种掺杂改性电解二氧化锰制备方法，其特征在于，所述掺杂改性电解二氧化锰制备方法包括以下步骤：步骤一，对二氧化钛除杂处理，将锐钛矿晶型二氧化钛在惰性气体保护下进行热处理，得到金红石晶型二氧化钛包覆在锐钛矿晶型二氧化钛表面的二氧化钛粉末添加剂；步骤二，将氧化锰和硫酸钡粉末按比例混合均匀后在马沸炉中进行热处理，冷却后研磨成粉状得到硫酸钡添加剂；步骤三，将硫酸钡添加剂和二氧化钛粉末添加剂依次悬浮于电解槽的硫酸锰溶液中，加入高锰酸钾、盐酸、硝酸镉；反应温度为180℃，反应时间为12小时；获取掺杂改性电解二氧化锰。2.如权利要求1所述掺杂改性电解二氧化锰制备方法，其特征在于，所述硫酸钡制备方法如下：(1)对超微细天然硫酸钡粉体除杂处理；将超微细天然硫酸钡粉体经湿法酸碱提纯、浆化、增白、洗涤后过滤得到硫酸钡滤饼；(2)将得到的硫酸钡滤饼水分散至固液比为0.3g/ml，加入无水硫酸钠粉末，搅拌，再缓慢加入氯化钡溶液进行复分解反应，反应生成的沉淀硫酸钡包覆在得到的高纯度超微细天然硫酸钡微粒表面，实现同质包覆，氯化钡溶液滴加完成后继续搅拌，停止搅拌后，进行陈化处理，然后过滤得到硫酸钡滤饼；(3)将得到的硫酸钡滤饼经洗涤、过滤、烘干、焙烧、粉碎后得到粉体硫酸钡。3.如权利要求2所述掺杂改性电解二氧化锰制备方法，其特征在于，所述复分解反应是按化学反应计量的2倍加入无水硫酸钠粉末，使氯化钡转化为硫酸钡并沉积于高纯度超微细天然硫酸钡微粒表面的过程。4.如权利要求2所述掺杂改性电解二氧化锰制备方法，其特征在于，所述复分解反应的反应条件为90℃，搅拌速度为110r/min，氯化钡溶液滴加完成后继续搅拌44min。5.如权利要求2所述掺杂改性电解二氧化锰制备方法，其特征在于，所述陈化处理时间为140min。6.如权利要求2所述掺杂改性电解二氧化锰制备方法，其特征在于，所述烘干是将所得到的硫酸钡滤饼采用双桨叶干燥机在干燥温度为190℃之间时烘干至水分达到6％以下的过程。7.如权利要求2所述掺杂改性电解二氧化锰制备方法，其特征在于，所述焙烧为将烘干所得硫酸钡滤饼于950℃在电炉中焙烧32min的过程；粉碎为待焙烧后的硫酸钡滤饼冷却至室温后进入气流粉碎机粉碎得到粉体硫酸钡产品的过程。8.如权利要求1所述掺杂改性电解二氧化锰制备方法，其特征在于，所述二氧化锰制备方法如下：1)对软锰矿除杂处理；从原材料软锰矿中提取氧化锰；以提取出的软锰矿作为原料制备氧化锰；对制备的氧化锰进行后处理，得到最终氧化锰；氧化锰制备中包括以下具体步骤：将提取的氧化锰置于机器中加热至900℃进行焙烧；制备一定量的水和浓度为98％的浓硫酸，再加入焙烧后的氧化锰进行歧化反应；反复
加入氧化剂溶液进行重质氧化反应；将重质氧化后的混合液体用过滤装置进行固液分离，分离后的固体则为活化后的氧化锰；对活化后的氧化锰进行处理，使其表面形成状态；反应环境制备：制备反应环境，控制反应环境的温度为恒温85℃；反应液制备：制备反应液备用，其中反应液中持续产生大量气泡；置入反应液：将反应液置入反应环境中，再将活化后的氧化锰置入反应液中进行反应，其中反应液中持续产生的气泡对活化后的氧化锰表面进行冲击，使其表面出现形态；捞出清洗：将置入反应液后的氧化锰捞出，并用热水清洗掉氧化锰表面残留的反应液。9.如权利要求8所述掺杂改性电解二氧化锰制备方法，其特征在于，所述硫酸歧化的具体实施方式为在容器中置入的水和浓硫酸的比例为9:1，再对其进行升温处理，并在升温过程中进行持续搅拌，控制温度在95℃之间时置入氧化锰进行歧化反应，同时反应期间也同样进行持续搅拌。10.如权利要求8所述掺杂改性电解二氧化锰制备方法，其特征在于，所述重质氧化的具体实施方式为当硫酸歧化时的温度达到95℃时，重复定时置入氧化剂溶液，相邻两次氧化剂溶液的间隔时间为2h；所述反应液制备中所使用的材料为碳酸钙和盐酸，其中碳酸钙和盐酸的质量比为1:3。

技术总结
本发明属于二氧化锰制备技术领域，公开了一种掺杂改性电解二氧化锰及其制备方法和应用，本发明采用将氧化锰和硫酸钡粉末按比例混合均匀后在马沸炉中进行热处理，冷却后研磨成粉状得到硫酸钡添加剂；将硫酸钡添加剂和二氧化钛粉末添加剂依次悬浮于电解槽的硫酸锰溶液中，加入高锰酸钾、盐酸、硝酸镉；反应温度为180℃，反应时间为12小时；获取掺杂改性电解二氧化锰。本发明通过硫酸钡制备方法制备的硫酸钡纯度高，从而大大提高制备掺杂改性电解二氧化锰的质量；同时，通过氧化锰制备方法制备的氧化锰质量高，从而大大提高制备掺杂改性电解二氧化锰的质量。二氧化锰的质量。二氧化锰的质量。


技术研发人员：陈奇志 卢彦越 陈晗 周伟 陆宾 曹雪波 颜东亮
受保护的技术使用者：广西汇元锰业有限责任公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/13