二氧化錳（Manganese Dioxide, MnO?）

二氧化錳是一種重要的過渡金屬氧化物，廣泛應(yīng)用于電池、催化、化工等領(lǐng)域。以下是其關(guān)鍵信息：

1. 基本性質(zhì)

• 化學(xué)式：MnO?

• 分子量：86.94 g/mol

• 外觀：黑色或黑褐色粉末/晶體（天然存在形式為軟錳礦）。

• 晶體結(jié)構(gòu)：

• α型（四方晶系，最穩(wěn)定，電池級常用）。

• β型（斜方晶系，催化活性高）。

• γ型（無定形，高反應(yīng)活性）。

• 溶解性：

• 不溶于水、稀酸/堿；溶于濃鹽酸（加熱釋放氯氣）。

• 穩(wěn)定性：

• 高溫分解（>535°C生成Mn?O? + O?）。

2. 制備方法

（1）天然開采

• 軟錳礦（Pyrolusite）提純，但純度較低（需化學(xué)處理）。

（2）化學(xué)合成

• 電解法（高純度電池級MnO?）：

  $${\text{MnSO}}_4+2{\text{H}}_2\text{O}\stackrel{\text{電解}}{\to }{\text{MnO}}_2+{\text{H}}_2{\text{SO}}_4+{\text{H}}_2\uparrow$$

• 氧化法：

• Mn2?鹽（如MnSO?）與強(qiáng)氧化劑（KMnO?、NaClO）反應(yīng)：

  $$2{\text{KMnO}}_4+3{\text{MnSO}}_4+2{\text{H}}_2\text{O}\to 5{\text{MnO}}_2+{\text{K}}_2{\text{SO}}_4+2{\text{H}}_2{\text{SO}}_4$$

• 熱分解法：

• Mn(NO?)?或MnCO?加熱分解：

  $${\text{Mn(NO}}_3{\text{)}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }{\text{MnO}}_2+2{\text{NO}}_2\uparrow$$

3. 主要應(yīng)用

（1）電池材料

• 堿性鋅錳電池：正極活性物質(zhì)（還原為Mn?O?）。

• 鋰離子電池：LiMn?O?正極前驅(qū)體。

（2）催化劑

• 氯氣制備（Deacon工藝）：

  $$4\text{HCl}+{\text{O}}_2\stackrel{{\text{MnO}}_2}{\to }2{\text{Cl}}_2+2{\text{H}}_2\text{O}$$

• 有機(jī)合成：氧化醇、烯烴等（如環(huán)己酮制備）。

（3）環(huán)境處理

• 廢水處理：氧化降解有機(jī)物（如酚類污染物）。

• 脫硫劑：去除煙氣中的SO?。

（4）其他用途

• 玻璃脫色劑（消除Fe2?綠色）。

• 陶瓷釉料（黑色著色劑）。

• 橡膠硫化促進(jìn)劑。