乙醇對硝酸錳熱分解的影響

第31卷第2期重慶工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版2014年2月Vol.31N0.2J Chongqing Technol Business Univ. (Nat Sci Ed)Feb.2014文章編號:1672-058X(2014)02-0070-04乙醇對硝酸錳熱分解的影響熊?chē)^莉,黃誠,耿嘎',陸勝2,方鳴,李寧(1重慶工商大學(xué)催化與功能有機分子重慶市重點(diǎn)實(shí)驗室,重慶400067;2中國振華(集團)新云電子元器件有限責任公司,貴州550018)摘要:介紹用乙醇作為添加劑,加入到硝酸錳溶液中;研究了混合溶液的粘度、表面張力和熱分解行為,考察其分解產(chǎn)物的晶型;結果表明:乙醇能降低硝酸錳溶液的表面張力和熱分解溫度,但溶液的分解產(chǎn)物的種類(lèi)和晶型不受影響。關(guān)鍵詞:乙醇;硝酸錳;二氧化錳;晶型中圖分類(lèi)號:061969文獻標志碼:A固體鉭電解電容器由于其良好的性能在電子工業(yè)上得到了廣泛的使用。鉭電解電容器的生產(chǎn)過(guò)程中,需在鉭多孔燒結體的內部表面形成足夠的二氧化錳作為陰極電解質(zhì),方法之一是浸漬熱分解法,即將不同濃度的硝酸錳溶液浸漬到鉭多孔燒結芯塊內部,并在一定的溫度條件下進(jìn)行熱分解生成二氧化錳{2。研究表明,加入適當表面活性劑可提高固體鉭電解電容器的電性能或提高工藝性能2,。研究了加入乙醇后的硝酸錳溶液粘度和表面張力變化,并考察其熱分解行為和分解產(chǎn)物的晶型。研究硝酸錳溶液加入添加劑后的物理性能和熱分解行為的變化情況,對熱分解工藝制備鉭電解電容具有指導意義。1實(shí)驗部分1.1實(shí)驗儀器與藥品儀器:同步熱分析儀STA449F3(德國耐馳公司),X’ Pert-PRO MPD型X射線(xiàn)衍射儀(荷蘭帕納科公司),馬弗爐(天津中環(huán)實(shí)驗電爐有限公司)、毛細管粘度計(烏氏),超級恒溫水浴(金壇市城西科通儀器廠(chǎng)),溫度計,秒表,表面張力測定儀。藥品:無(wú)水乙醇(AR,重慶華東化工有限公司),硝酸錳(電容級,比重1.1,重慶川東化工有限公司),去離子水(1825Mn)。1.2實(shí)驗方法將一定量的乙醇加入到硝酸錳溶液中,使乙醇的濃度為0~4w%,攪勻后,分別測定混合溶液的粘度和表面張力。將測試后的溶液置于表面皿中,于馬弗爐中焙燒,焙燒溫度為室溫300℃。然后取出,研細備用。收稿日期:2013-08-02;修回日期:2013-09-15基金項目:重慶工商大學(xué)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合項目(2012500015000155),重慶市自然科學(xué)基金項目(cstc2011A500作者簡(jiǎn)介:熊曉莉(1974-),女,四川廣安人,工程師碩士,從事材料科學(xué)及應用化學(xué)研究本串通訊作者:李寧(1975-),男,四川安岳人,教授,博士,從事應用化學(xué)研究E-mail:157020769@qq.com.第2期熊曉莉,等:乙醇對硝酸錳熱分解的影響711.3測試方法(1)粘度將粘度計垂直固定于超級恒溫水浴中,水浴溫度為設定溫度±0.05℃。分別取不同的待測供試液,用秒表準確記錄液面自測定線(xiàn)a下降至測定線(xiàn)b處的流出時(shí)間t(s)。以去離子水為參照,測相應的流出時(shí)間t(s),按式(1)計算測試液的粘度。改變測試溶液和測試條件,計算相應條件下的粘度n(cP)。重復測定3次,取平均值。ηo為相應條件的水的粘度(cP)。m=not/to(2)表面張力分別取不同的待測硝酸錳溶液,用最大氣泡法測定溶液的壓差AP值(Pa)。以水為參照測出水的壓差△P0值按式(2)計算待測溶液的表面張力(8,103N/m)。改變測試溶液和測試條件,計算相應條件下的表面張力。重復測定3次取平均值。δ0為相應條件的水的表面張力(6,103N/m)。σ=ao△P/△P0(2)(3)熱性質(zhì)取3~5mg待測溶液在氬氣保護條件下,以20℃/min的速率從室溫升至400℃(4)X射線(xiàn)衍射:分別取12制得的待測粉末適量測試其X射線(xiàn)衍射。測試條件為28范圍:5-90°,掃描速率為25°/min,管電壓40kV,管電流40mA,Cu靶,ka。2結果與討論21乙醇對硝酸錳溶液粘度的影響將不同比例的無(wú)水乙醇分別加入到硝酸錳溶液中,搖勻,在不同溫度下測試添加后溶液粘度的變化,其結果見(jiàn)圖1。從圖1可以看出,隨著(zhù)乙醇加入量的增加,溶液粘度僅緩慢增加,也就是說(shuō),乙醇的加入,對硝酸錳溶液滲透浸入鉭粉間隙的毛細管流動(dòng)能力不會(huì )有明顯的影響。表1不同乙醇添加量對硝酸錳溶液10(比重1.)表面張力的影響5009不同比例擬合曲線(xiàn)相關(guān)性標準偏差08=81.6023-0.1833t0.99770.2583048=769158-0.1553t0.99590.29471.08=730195-0.1381t0.99560.27112.08=68.3887-01264t099590.23984.08=629120-0.1104t099570.2151乙醇添加量%圖1添加不同量的乙醇的Mn(NO3)2(比重1.1)溶液的粘度22乙醇對硝酸錳溶液表面張力的影響將不同比例的無(wú)水乙醇分別加入到硝酸錳溶液中測試添加后溶液表面張力的變化,其結果見(jiàn)圖2,其變化規律可用線(xiàn)性回歸的方法進(jìn)行擬合,擬合結果見(jiàn)表1。從圖2(表1)可以看出,隨著(zhù)乙醇加人量的增加溶液表面張力不斷降低,同時(shí),溶液溫度越高,其表面張力也緩慢降低。表面張力降低有利于溶液在鉭粉表面鋪展。事實(shí)上,溶液在鉭多孔燒結體中的浸潤存在2種形式:一方面,由于鉭粉與液體之間的固液界面張力使液體在鉭粉表面自動(dòng)鋪展,即鉭粉表面被固液界面所代替。另一方面,鉭粉之間的孔隙形成大量的毛細管通道,液體在凹面附加壓力的驅動(dòng)下沿間隙自發(fā)產(chǎn)生毛細流動(dòng)粘度大小會(huì )影響其流動(dòng)情況。這兩種浸潤作用同時(shí)存在,且相互影響。重慶工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第31卷1.1硝酸錳溶液0%乙→04%乙蔚628401%乙I→2%乙圖2不同乙醇添加量對Mn(NO3)2溶液表面張力的影響23乙醇對硝酸錳溶液熱分解的影響從圖3可以看出,對Mn(NO3)2溶液的分解是分步進(jìn)行的。研究表明,Mn(NO3)2熱分解大致分為脫出結合水生成堿式硝酸錳、生成MnO2等幾個(gè)階段。添加2w%乙醇后,使Mn(NO2)2的熱分解提前了約11-27℃,但與純溶液的分解階段沒(méi)有明顯的區別,中間產(chǎn)物種類(lèi)有待進(jìn)一步研究。在250℃后,分解反應已全部完成。TG/%DSC(mWImg)198.9↓放熱364Ok2.500000000163.92.0231.41.00.50.550100150200250300350400(a)純Mn(NO2溶液DSc(mWImg)↓放熱100172.4080l47522.010100150250300350400(b)舔加2w%乙醇Mn(NO2)溶液圖3Mn(NO3)2溶液分解的TG/DSC曲線(xiàn)第2期熊曉莉,等:乙醇對硝酸錳熱分解的影響24乙醇對硝酸錳溶液熱分解產(chǎn)物晶型的影響a0M%乙醇由圖3(a)、(b)可以看出,添加了2w%的乙醇與未添加乙醇的XRD圖幾乎相同,其圖譜(圖4)的主要衍射角28為28680、37.713、43.189、56945、59750、7257172705等處出現明顯的衍b2w%乙醇射特征峰,各衍射角的位置與編號為24-0735的MMMt/WtPDF卡片相對應,表明煅燒后的產(chǎn)物為B-MnO2,2506070說(shuō)明乙醇的添加,不會(huì )影響硝酸錳分解產(chǎn)物的圖4Mn(NO3)2溶液分解后的XRD圖譜晶型。3結論乙醇加入到硝酸錳溶液中,可以降低溶液的表面張力但溶液的粘度增加較少故可增加溶液對鉭電容的浸潤能力,且能降低分解溫度。由XRD分析可知加入乙醇后的硝酸錳溶液其分解產(chǎn)物的種類(lèi)和晶型與純硝酸錳的一致。因此,在制備鉭電解電容時(shí),在硝酸錳溶液中加入乙醇是有所裨益,更深人的研究正在持續進(jìn)行。參考文獻[1]夏耀勤,王敬生鉭電容器的應用現狀和展望[J電子元件與材料,199,18(2):34-36[2]劉勇剛,易金鋒3V47F固體鉭電容器制備工藝的改進(jìn)[電子工藝技術(shù),2008,29(2):98-101[3]張紅麗李秀蘭用表面活性劑提高固體鉭電解電容器的電性能[門(mén)]電子元件與材料,1989,8(3):3639[4]姚震江,沈心,沈鵬硝酸錳噴霧熱分解法制備化學(xué)二氧化錳[J]中國錳業(yè),1990(1):23-28Effect on the Thermolysis of Manganous Nitrate Catalyzed by EthanolXIONG Xiao-li, HUANG Cheng, GENG GaLU Sheng, FANG Ming, LI Ning(1. Chongqing Key Lab of Catalysis Functional Organic Molecules2. Chin chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, ChinaZhenhua( Group) Xinyun Electronic Comp. Dev Co, Ltd, Guizhou 550018, China)Abstract: The influences of ethanol on Mn(NO,), Manganous nitrate )solution properties, such as viscositysurface tension, thermolysis and crystal form of decomposited products, were studied. The results show that ethanolcould reduce the surface tension and the decomposition temperature of manganese nitrate solution, but the categoryand crystal form of its decomposed products were not affectedKey words: ethanol; manganous nitrate; manganese dioxide; crystal form責任編輯:田靜