《高等无机化学》课程论文文献综述_精品.doc

《高等无机化学》课程论文文献综述 综述题目 作者所在系 作者所在专业 作 者 姓 名 作 者 学 号 12S007044 导 师 姓 名 导 师 职 称 完 成 时 间 2013 年 月 工业 说 明 1．文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。 2．学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在10篇以上。本课程的相关教材也可列为参考资料，但必须注明参考的具体页码。 3．文献综述的撰写格式按撰写规范的要求，字数在2000字左右。 化学二氧化锰研究进展 二氧化锰是化学电源的重要原料之一,广泛用于锌-锰、 锂-锰及镁-锰电池中.每年世界电池耗用各类二氧化锰在40 万吨以上.特别是对高品质二氧化锰的需求量正日益增加,工业用二氧化锰可分为三大类： 天然二氧化锰 （NMD） 、化学二氧化锰 （CMD） 、 电解二氧化锰(EMD).由于 EMD的纯度较高(一般90%)、 晶型好(γ型)、 电性能好[1]。化学二氧化锰( Chemical Manganese Dioxide， 简称 CMD) 是指采用化学方法合成的二氧化锰， 它是一种性能优良 环境友好 科技含量较高的无机功能材料 其应用十分广泛， 在电子行业中用作制锰锌铁氧体磁性材料， 在化学工业中用作氧化剂 催化剂吸附剂， 在电池工业中用作电池的正极材料。 化学二氧化锰除具有离子交换 、分子吸附性能以及优越的电化学性能外， 同时由于其制备工艺灵活多样，其比表面积、 晶型结构及化学活性可通过改变合成工艺条件来调控， 因此其与电解二氧化锰相比具有更优越的性能 因此， 近年来有关化学二氧化锰的制备及其应用方面的研究引起人们极大的兴趣 许多研究者已经用化学法通过控制不同的反应条件合成出不同晶型结构(α、β、γ、δ、ε ) 和不同用途的化学二氧化锰。 目前用于电池方面的锰氧化物多数采用 EMD.但 EMD的耗电多、 成本高、 生产周期长、 投资大,已经不能满足迅猛发展的电池工业对优质二氧化锰的需求.而CMD的生产成本低,性能接近于 EMD,具有很大的开发潜力. 中国是世界上最大的电池生产国和出口国,仅 2005 年,一次二氧化锰电池出口就达到 199 亿只.2006 年电池用 EMD达115000t,占全球的 37%以上[2].世界上CMD的生产规模最大、 影响最广的是比利时的原 Sedema 公司[3]. 1化学二氧化锰制备方法 1.1硝酸锰热解法 此法是将硝酸锰溶液通过加热, 使其分解为二氧化锰, 与碳酸锰热分解法一样, 也是沿用已久的方法。硝酸锰热分解法是将锰矿用硝酸浸取制得硝酸锰溶液, 过滤浓缩后进行热分解, 制得粗二氧化锰。尾气用水或稀硝酸吸收, 生成硝酸可回收使用。粗二氧化锰经精制后得高质量二氧化锰。硝酸锰热分解法的主要化学反应方程式如下: Mn(NO3)2 MnO2+2NO2 硝酸锰热解法工艺流程见图1。 图1　硝酸锰热解法工艺流程 Welsh[ 4]将含有碱土和碱金属硝酸盐的硝酸锰溶液喷射成雾状, 使其部分分解为MnO2 和NO2, 使含MnO2 的硝酸锰溶液与硝酸盐再结合, 可全部分解成MnO2。Faber[ 5]报道了在热空气流中加热硝酸锰制得MnO2 的方法。有人[ 6]还提出用微波加热硝酸锰得到具有高电活性的化学二氧化锰的方法。 硝酸锰热解法生产CMD的优势在于生产出的CMD的产品质量较高,可用于电池的生产,但生产过程中要用到硝酸,不仅生产成本较高,且对设备的要求也较高,过程分解出有毒NO2气体不利于人的健康。 1. 2碳酸锰热分解法 碳酸锰热分解法是先将锰盐沉淀制成碳酸锰，然后将碳酸锰焙烧，使其热解氧化生成粗二氧化锰，最后将粗二氧化锰用氧化剂氧化制成化学二氧化锰 而制取碳酸锰最普遍使用的方法是硫酸锰碳酸氢铵沉淀法和氨基甲酸铵法。 氨基甲酸铵法是将天然锰矿磨成细粉，将高价锰氧化物还原成MnO ，再把MnO 溶解在氨基甲酸铵溶液中，将氨基甲酸锰盐分解，沉淀得到致密碳酸锰 .然后将碳酸锰热分解成粗二氧化锰，将粗MnO2用硫酸酸化的氯酸钠精制氧化得到精制二氧化锰美国化学公司于 1952年即用此法生产CMD ，比利时sedema 公司于 20世纪 60年代开始用此法生产CMD至今，它是目前世界上生产规模最大最具代表性的 CMD生产企业. 1.3硫酸锰碱式氧化法 Moulton[7]于1949 年用氨气中和MnSO4, 通过喷嘴喷入空气, 可以得到含MnO2 为70% - 80% 的CMD. 后来Goodrich 公司[8]先把MnSO4 变为MnCl2,以石灰乳作中和剂,通入氯气,氧化得到MnO2. 20 世纪50 年代有MnSO4 溶液中加入NaOH 和NaClO 进行氧化的.