二氧化锰

熔点535°C(dec.)(lit.)密度5.02储存条件Storebelow+30°C.溶解度<0.001g/linsoluble形态powder颜色gray比重5.026水溶解性insolubleMerck14,5730稳定性Stable.Incompatiblewithstrongacids,strongreducingagents,organicmaterials.InChIKeyNUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-NCAS数据库1313-13-9(CASDataBaseReference)NIST化学物质信息manganese(IV)dioxide(1313-13-9)EPA化学物质信息Manganesedioxide(1313-13-9)二氧化锰用途与合成方法锰的氧化物二氧化锰亦称“过氧化锰”、“黑色氧化锰”，四价锰的氧化物，化学式为MnO2，fHm(298K)=-520.71kJ/mol，熔点847℃，密度5.026g/cm3，天然品存在于软锰矿中，黑色斜方晶体或黑褐色粉末，具有四面体晶格，属两性氧化锰，不溶于水和硝酸。在热浓硫酸中放出氧而成硫酸亚锰。在盐酸中氯化而成氯化亚锰。与苛性碱和氧化剂共熔，放出二氧化碳而成高锰酸盐。二氧化锰是强氧化剂，与有机物或其它可氧化物质(如硫、硫化物和磷化物等)摩擦或共热，能引起燃烧和爆炸。本品与强氧化剂(如过氧化氢)作用表现出还原性。在空气中将MnO2加热至480℃以上转变成Mn2O3，在900℃以上转变成Mn3O4。它大量用于炼钢，并用于制玻璃、陶瓷、干电池等。在自然界中，它以软锰矿、硬锰矿形式存在。它可以从软锰矿中提炼，也可用加热分解硝酸锰或电解氧化二价锰盐等方法制取。γ-MnO2具有活性，可用作电池阴极材料，可消除极化作用。二氧化锰可用作除锈剂、氧化剂、干电池的干极剂和制油漆的催干剂，也用于锰盐制备和玻璃工业。锰化合物能引起慢性中毒，在生产场所空气中锰化合物(折算成二氧化锰)粉尘的最高允许浓度为0.3毫克/米3。参考资料：张显鹏主编.铁合金辞典.沈阳：辽宁科学技术出版社.1996.第65页.ByChemicalBook晓楠编辑整理。活性二氧化锰γ晶型二氧化锰(γ-MnO2)因具有优良的去极化活性(即优良的放电性能)而被称作活性二氧化锰，其粉末衍射花样呈强烈衍射，主要应用于电池工业，是电池工业的优质原料，用于电池工业后，使锌锰电池的比容量有了很大的提高。它之所以具有优良的放电性能，除因为含有90%左右的MnO2和极少量杂质外，还因为它的晶型结构与天然二氧化锰不同，为γ型结构，具有很高的活性。例如含MnO2同样为90%左右的天然软锰矿(β-MnO2)和电解产物(γ-MnO2)分别制成电池后进行放电试验，后者的放电容量比前者要超出一倍左右。它的生产方法有：(1)化学法，主要有碳酸锰氧化焙烧法、氯化-氧化法、氯酸钠氧化法、稀硫酸热浸法、硝酸浸出法等;(2)电化法，是电解及化学作用同时产生的方法，即电解生产活性二氧化锰，它是利用电解和化学作用同时起作用的工艺生产过程。作用与主要用途天然二氧化锰(软锰矿)是重要锰源。它主要用于炼钢及制锰合金。全世界所生产的二氧化锰约有70～80%用于电池行业。据1976年统计，消耗在这用途上的软锰矿约50万吨。在干电池中，碳为正极，锌为负极，二氧化锰在碳极附近作去极化剂，作用是防止释放出氢，可能是通过下列反应实现：MnO2+H++e-＝MnO(OH)。二氧化锰的另一主要用途是在制砖工业中作着色剂，可使砖呈现红色、棕色或灰色。在玻璃制造业中二氧化锰作为漂白剂，被誉为“玻璃制造者的肥皂”。因普通玻璃常因痕量铁(Ⅱ)而呈绿色，除去这痕量铁很不容易，如在玻璃熔炼时加入二氧化锰，玻璃就变成无色透明。这是由于二氧化锰将铁(Ⅱ)氧化成铁(Ⅲ)，锰(Ⅳ)被还原成锰(Ⅲ)。硅酸铁(Ⅲ)显黄色，硅酸锰(Ⅲ).呈紫色，黄色与紫色互为补色，看起来即成无色。二氧化锰在化工上用来将苯胺氧化成氢醌(氢醌在显影剂及染料、油漆的生产中极为重要)。在电子工业中二氧化锰用于合成陶瓷铁氧体MnFe2O4，用于电视机的扫描变压器和偏转线圈。在二氧化锰中添加希土元素的氧化物可制备具有压电和铁电性质的单晶。50～60%二氧化锰和氧化铜、氧化钴(或银)的混合物催化剂用于防一氧化碳的特殊防毒面具中，作为一氧化碳的吸收剂。将二氧化锰加入制造油漆的“干性油”中作催干剂，能加速油(如亚麻子油)在空气中的氧化，使之尽快干结。二氧化锰有强吸附性，很容易吸收汞蒸气，在双极泡沫洗涤器中以二氧化锰悬浮液(pH=2～5)进行含汞蒸气的洗涤时，可捕集其中99%的汞。吸收的汞量可达悬浮液体中二氧化锰干基重量的20%。汞被萃取后二氧化锰在500℃下煅烧2小时再生。二氧化锰还用作火柴工业的助燃剂，陶瓷、搪瓷的釉药等。二氧化锰的需要量与日俱增，矿源不足，现正研究“合成二氧化锰”的制造技术，即通过电解硫酸锰阳极氧化制取二氧化锰。电解二氧化锰工艺流程电解二氧化锰工艺分为硫酸锰溶液的制备、电解及成品处理三个主要部分，工艺流程如图所示。硫酸锰溶液制备包括浸出、除铁、中和、除重金属、粗滤、精滤及静置沉淀除镁钙等工序。所用原料为碳酸锰矿粉(126目、含Mn20-23%)、工业硫酸(含H2SO4>93%)、天然MnO2粉(除铁用，含量30-35%)。精制硫酸锰溶液中含MnSO4165g/L-180g/L，Fe<0.001g/L、重金属<0.0001g/L。浸出用废电解液并补充计算需要的H2SO4量，在浸出槽中剧烈搅拌下加入定量的MnCO3粉使之反应，通入蒸汽加热保持95℃左右，当pH值为3时加入二氧化锰矿粉使溶液中之铁氧化水解，待pH=5时放料压滤除渣，所得滤液再用BaS除重金属，再压滤即得硫酸锰溶液。压滤机中残渣用水洗涤后弃渣，洗液再送入反应槽中稀释料浆。电解是用纯净的中性硫酸锰溶液加入H2SO4使呈微酸性MnSO4电解溶液.含MnSO4130g/L-135g/L、H2SO430g/L-32g/L，送入电解槽升温并长期保持90℃-98℃，用石墨棒作阴阳极，电流密度50A/m2、槽电压2V-3V、电流强度3000A下电解，MnO2在阳极上沉淀，30天电解后即可吊出电极剥离得到MnO2成品。所得MnO2为半成品，经粉碎至200目，再送入漂洗槽中洗去大部分酸性物质，再用NaHCO3中和，并以NH4Cl为解凝剂，