图1-1 尖晶石结构图

Fig。1-1 Drawing of spinel structure

化学性质：稳定性，四氧化三锰的正二价、三价离子分别处在两种不同的位置上。O2-以立方紧密堆积分布，Mn2+处于四面体间隙，Mn3+处于八面体间隙。毒性，四氧化三锰对中枢神经系统的伤害巨大，甚至会造成帕金森氏症等病症产生[5]。

1。3 四氧化三锰的用途

1。3。1 制造软磁铁氧体

因为用Mn3O4作为原料制成的软磁体，其剩磁感应曲线细窄，除了磁化能够反复进行外，这种产品的电阻率也相对较高，可以有效的避免较多的涡流损失，广泛应用于电子、电器、电力等工业。例如，现代计算机中起保留数据作用的磁芯、磁盘，磁饱和类的电感器，电话和电视中用到的变压器，磁记录中用到的磁头以及磁放大器等软磁铁氧体产品[6]。

1。3。2 制造微波铁氧体

微波铁氧体器件具有高功率、高稳定性和高可靠性的优点，另外还有体积小、质量轻、平面化、配件化、低损能、宽频带、抗振动冲击等。在航空航天，食品工业，微波设备上广为应用。例如，雷达技术中防空导弹系统、变极化相控阵雷达天线、预警飞机天线、单脉冲精密型跟踪测量雷达等，通讯设备中的微波中继通讯系统，蜂窝移动通讯基地台以及卫星接收技术等，在微波炉或其它微波源、高频设备中，铁氧体吸波材料可以降低辐射、环保绿色，在食品工业中，铁氧体用于食品包装袋的外表面，在利用微波炉加热食品时，使食品在受到体积效应加热时，还受到表面效应加热，食物变得香酥味美[7]。

另外Mn3O4还可充当色料加入颜料或漆料中，这种颜料或漆料喷涂在钢铁上，比含TiO2或含Fe2O3的颜料或漆料具备更佳的耐蚀性，颜色也较鲜艳。在必要的时候，还能将黑锰矿或四氧化三锰当成原材料来制备其它锰化物。近年来，Mn3O4被用来当作锂电池电极材料的制备原材料，开始进入电池领域，是制作尖晶石结构的锂锰氧阳极活性材料中比较好的一种原料，制得的材料具有晶粒大小均匀、纯度高以及良好的电化学性能等优良性质,其效果优于MnO2[8]。由于其催化性能，充当制作电极的原材料，将在赝电容电池行为或超级电容器方面有大量的应用[9]。

1。4 国内外生产技术发展趋势

自上世纪以美国为首开始研发出Mn3O4的产品，经历30余年的改良和发展，Mn3O4的制备方法也由单一变得丰富起来。

从制造原理上可将其分为两类：一类是通过利用低价态的锰化物的氧化制得；而另一类是通过利用高价态的锰化物被还原制得。

从工艺上可将其归纳成火法制备和湿法制备[10]。

其中，火法按照采用的原料路线可分为：

(1)金属锰在空气中加热和燃烧；

(2)氯化锰等锰盐为原材料在空气中高温焙烧；

(3)锰的氢氧化物或锰的氧化物的还原或氧化；

(4)利用碳热加热还原软锰矿物；

(5)二氧化锰在1000℃下焙烧2～3小时，均可转化为四氧化三锰。

湿法是指将锰、锰盐等材料加入某种液体中，通过沉淀氧化从而制得四氧化三锰的工艺方法。

以原材料上来划分，大体可将其分为三类：一类以锰的氢氧化物或氧化物为原料；一类以金属锰为原料；一类以锰盐为原料。

现从工艺和反应性质上归纳四氧化三锰的制备方法。

火法：焙烧法、喷雾热解法、燃烧法，铁-锰合金法[11,12]。

（1）焙烧法

锰的氧化物为原料，以甲烷保证还原氛围，在250～500℃下反应制得四氧化三锰。将硫酸锰等锰盐或锰的氧化物在1000℃温度下加热可以获得Mn3O4产物。将在酸溶液中的二氧化锰经过洗涤、烘干、加热一系列工艺之后，炉外封盖快冷，获得的四氧化三锰初产品再在酸溶液中经过上述一系列的工艺处理后制成四氧化三锰成品。要想获得高纯度的Mn3O4，尤其要注意温度和时间的控制。二氧化锰随温度升高发生一连串的反应，在550℃左右(不同晶型有所差别)得到三氧化二锰。