一种二氧化锰微米立方块及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及新型吸收剂颗粒的制备技术，特别涉及到一种带有四棱锥的微米立方块二氧化锰吸收剂的制备方法，属于材料科学和化学合成制备的交叉技术领域。
【背景技术】
[0002]电磁波吸收材料在隐身技术、保温节能以及人体防护方面有着广泛应用，随着对吸波材料研宄的深入，宽频带、薄厚度、轻重量、强吸收等高性能已成为当前的研宄发展方向。其中，吸波剂对整个吸波材料的吸波性能起着关键性作用，引起了各国研宄者的高度重视。传统吸收剂是以石墨、铁氧体、炭黑等为代表，它们通常都具有吸收频带窄和密度大等缺点，应用范围受到一定限制。因而，研发具有质轻、宽频、无污染、耐环境性的多功能高效新型吸收剂，将是未来吸波材料研宄的热点和难点。
[0003]二氧化锰是一种具有重要工业用途的氧化物，其离子交换性能、分子吸附性能、电化学性能和电磁波吸收性能，使其在催化、电极以及吸波材料等领域展现出优越的实用价值和商业价值。特别是二氧化锰具有多样的晶体结构和形貌特征等优点，可以通过控制形貌等手段来提高其电磁性能。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供一种二氧化锰微米立方块，并对其电磁波吸收性能进行研宄。
[0005]本发明的目的在与提供一种二氧化锰微米立方块，晶型为β -MnO2,四方晶系的金红石结构，空间群为P42/mnm，所述二氧化锰微米立方块为长方体，所述长方体的两个面上分别具有一个四棱锥，所述两个面为对立面。
[0006]进一步地，在上述技术方案中，所述四棱锥相邻两棱之间的夹角为60?70°。
[0007]进一步地，在上述技术方案中，所述带有四棱锥的两个面为正方形。
[0008]进一步地，在上述技术方案中，立方块边长尺寸为0.5?2 μπι。优选I?2μηι。
[0009]本发明的再一目的是提供二氧化锰微米立方块的制备方法，包括以下步骤:
[0010]将氯化锰和氯酸钾按3:1-2的摩尔比取量，先后溶解于蒸馏水中，待搅拌充分溶解后转入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，将其置于160-200°C的烘箱中，控制反应时间为6-10小时。反应完成后自然冷却至室温，将反应产物用去离子水和酒精反复冲洗至中性，最后放置于80-100°C烘箱中干燥18-24小时，得到带有四棱锥的微米立方块状二氧化锰粉末。
[0011]进一步地，在上述技术方案中，配制好的溶液中氯化锰浓度为0.5mol/Lo
[0012]本发明的另一目的是提供二氧化锰微米立方块作为电磁波吸收材料的应用。
[0013]发明有益效果
[0014]通过化学水热合成法可有效地可控制备出带有四棱锥的微米立方块状的二氧化锰吸收剂，并且具有一定的电磁损耗性能。除此之外，这种制备方法简单，成本较低，性能稳定，有着良好的应用前景。
【附图说明】
[0015]本发明附图3幅，
[0016]图1是实施例1和2所制备二氧化锰颗粒的X射线衍射(XRD)图谱；
[0017]图2a是实施例1所制备二氧化锰颗粒的扫描电镜形貌图；图2b是实施例2所制备二氧化锰颗粒的扫描电镜形貌图；
[0018]图3是实施例1和2所制备二氧化锰颗粒的介电损耗图。
【具体实施方式】
[0019]下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。其中氯酸钾、氯化锰都为分析纯，不作任何提纯试验。采用X射线衍射仪进行物相分析，扫描电子显微镜观察颗粒形貌，并用矢量网络分析仪测试二氧化锰颗粒的电磁参数。
[0020]实施例1
[0021]二氧化锰微米立方块，立方块为结晶度很高的β -MnO2,该晶型的二氧化锰结构是属于四方晶系的金红石结构，空间群为P42/mnm，如图2a所示，产物的立方块边长尺寸在I?2 μπι之间，在立方块的某一对立面分别具有一个四棱锥，该四棱锥相邻两棱之间的夹角约为60°。
[0022]制备方法:首先将60mmol氯化锰充分溶解于120ml蒸馏水中，再加入30mmol氯酸钾，充分搅拌直到完全溶解。然后将上述溶液移至内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，将其置于180°C的烘箱中，控制反应时间为6小时，反应完成后自然冷却至室温，将反应产物用去离子水和酒精反复冲洗至中性，最后放置于90°C烘箱中干燥24小时，得到带有四棱锥的微米立方块状二氧化锰粉末。
[0023]实施例2
[0024]二氧化锰微米立方块，立方块为结晶度很高的β -MnO2,该晶型的二氧化锰结构是属于四方晶系的金红石结构，空间群为P42/mnm，如图2b所示，产物的立方块边长尺寸在I?2 μπι之间，在立方块的某一对立面分别具有一个四棱锥，该四棱锥相邻两棱之间的夹角约为60°。带有四棱锥的两个面为正方形。二氧化锰立方块并带有四棱锥结构的形成可以用“内在晶体结构生长”机制来阐述，反应生成的二氧化锰微粒属于β晶型，受到β晶型具有四方晶系结构的内在影响，从而形成了带有四棱锥的立方块形貌。
[0025]制备方法:首先将60mmol氯化猛充分溶解于120ml蒸饱水中，再加入30mmol氯酸钾，充分搅拌直到完全溶解。然后将上述溶液移至内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，将其置于180°C的烘箱中，控制反应时间为10小时，反应完成后自然冷却至室温，将反应产物用去离子水和酒精反复冲洗至中性，最后放置于90°C烘箱中干燥24小时，得到带有四棱锥的微米立方块状二氧化锰粉末。
[0026]性能分析:
[0027]二氧化锰物相分析采用X射线衍射仪，如图1所示，可以看出所制备二氧化锰颗粒为β-MnO2;在这种结构中，氧成扭曲的六方密堆积排列，[MnO 6]八面体共边，形成(1X1)空隙的隧道结构。这种(1X1)的隧道结构，空隙截面积小，不利于离子扩散，所以0-11!02在所有不同晶型的二氧化锰结晶化合物中热力学性质是最稳定的。
[0028]电磁性能表征的电磁参数采用HP8722ES网络法，夹具为同轴反射传输系统。测定样品在2-18GHZ范围内磁参数随频率的数值变化。具体测试是将所得的粉体与密度为0.87g/cm3的固体石錯按一定质量比混合，在专用模具中制成厚度为2mm，内经为Φ 3mm，夕卜径为Φ 7mm的同轴试样，填料的填充率为30wt %，测定二氧化猛-固体石錯复合材料的电磁参数并计算电磁损耗性能，如图3所示，图中的损耗角正切值越大，说明二氧化锰颗粒对电磁波的损耗性能就越高，可以看出所制备二氧化锰颗粒的具有一定的介电损耗性能。
【主权项】
1.一种二氧化锰微米立方块，晶型为β -MnO 2，四方晶系的金红石结构，空间群为Ρ42/mnm，所述二氧化锰微米立方块为长方体，所述长方体的两个面上分别具有一个四棱锥，所述两个面为对立面。
2.根据权利要求1所述二氧化锰微米立方块，其特征在于:所述四棱锥相邻两棱之间的夹角为60?70°。
3.根据权利要求1或2所述二氧化锰微米立方块，其特征在于:所述带有四棱锥的两个面为正方形。
4.根据权利要求1或2所述二氧化锰微米立方块，其特征在于:立方块边长尺寸为0.5 ?2 μ m0
5.根据权利要求3所述二氧化锰微米立方块，其特征在于:立方块边长尺寸为0.5?2 μ m0
6.如权利要求1-5任意一项所述二氧化锰微米立方块的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1).将氯化锰充分溶解于蒸馏水中，加入氯酸钾，搅拌充分溶解；氯化锰与氯酸钾的摩尔比为3:1-2 ； (2).将⑴得到的溶液转入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，将其置于160-200°C的烘箱中，控制反应时间为6-10小时；反应完成后自然冷却至室温，将反应产物用去离子水和酒精反复冲洗至中性； (3).将(2)得到的反应物放置于80-100°C烘箱中干燥18-24小时，得到带有四棱锥结构的微米二氧化锰立方块粉末。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)溶液中氯化锰浓度为0.5mol/L。
8.如权利要求1-5任意一项所述二氧化锰微米立方块作为电磁波吸收材料的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种带有四棱锥的微米立方块二氧化锰吸收剂的制备方法，属于材料科学和化学合成制备的交叉技术领域。本发明采用化学水热合成的方法制备一种带有四棱锥的微米立方块二氧化锰吸收剂颗粒。通过化学水热合成法可有效地可控制备出带有四棱锥的微米立方块状的二氧化锰吸收剂，并且具有一定的电磁损耗性能。本发明制备方法简单，成本较低，性能稳定，有着良好的应用前景。
【IPC分类】C09K3-00, C01G45-02
【公开号】CN104761000
【申请号】CN201510122360
【发明人】段玉平, 陈俊磊, 李鑫
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月19日