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二氧化錳(化學式:MnO2)為黑色或棕色的固體,是錳最穩(wěn)定的氧化物,經(jīng)常出現(xiàn)于軟錳礦及錳結(jié)核中。軟錳礦是含錳的主礦物;錳結(jié)核(海底巖石凝固物)也含有錳的成分。二氧化錳主要用途為制造干電池,如碳鋅電池和堿性電池;也常在化學反應中作為催化劑,如制造氧氣;或作為酸性溶液中的強氧化劑。也可以作為有機合成中的試劑(氧化劑),例如用于烯丙醇的氧化。二氧化錳也用作顏料,并作為其它錳化合物如高錳酸鉀(KMnO4)的前體。α多晶型物中的二氧化錳可以在氧化錳八面體(多個八面體)之間的“隧道”或“通道”中并入多種原子(以及水分子)。人們對于α-MnO2作為鋰離子電池陰極的可能性有相當大的興趣。
已經(jīng)有許多二氧化錳的多晶型物,以及水合形式被提出來。二氧化錳像許多其他二氧化物一樣,以金紅石晶體結(jié)構(這種多晶型稱為β-MnO2)方式結(jié)晶,具有三配位氧化物和八面體金屬中心。二氧化錳是典型的非化合比化合物,具氧原子空缺。這種復雜的固態(tài)化合物與有機合成中“新制備”二氧化錳的方法有關。需要說明的是,二氧化錳的α-多晶型物具有非常開放的結(jié)構,有可以容納金屬原子的“通道”,例如銀或鋇。在緊密相關的伴生礦物后,通常被稱為錳鋇礦(Hollandite)。
天然的二氧化錳含有雜質(zhì)和大量的三氧化二錳(Manganese(III) oxide)。只有少數(shù)的礦床含有電池工業(yè)所需純度足夠的γ型態(tài)結(jié)晶。
電池和鐵氧體(Ferrite)的生產(chǎn)(二氧化錳的兩種主要用途)需要高純度的二氧化錳。生產(chǎn)電池所需要的是“電解級二氧化錳”;而生產(chǎn)鐵氧體需要“化學級二氧化錳”。
一種副產(chǎn)二氧化錳的精制新方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)用15-20%稀硫酸處理粗品MnO2,其中混雜在MnO2的MnCO3或MnO等可溶解生成MnSO4,同時粗品MnO2中少量a、P晶型向Y型轉(zhuǎn)型,從而提高MnO2的活性及純度;
(2)氧化處理上述液體,向步驟(I)處理過含二氧化錳的液體中加入2-3%強氧化劑過硫酸銨,加熱至45-50°C,攪拌20-30min,溶液中的Mn2+轉(zhuǎn)化成MnO2 ;
(3)將步驟(2)處理過的溶液過濾、洗滌、烘干即得產(chǎn)品精制二氧化錳。