四氧化三錳

四氧化三錳是一種無機化合物，化學式為Mn₃O₄。

四氧化三錳[1]
IUPAC名 Manganese(II) dimanganese(III) oxide
別名	氧化錳(II,III) 黑錳礦
識別
CAS號	1317-35-7  Y
PubChem	14825
SMILES	[Mn+3].[O-2].[Mn+2].[O-2].[Mn+3].[O-2].[O-2]
RTECS	OP0895000
性質
化學式	Mn3O4 MnO·Mn2O3
摩爾質量	228.8118 g·mol⁻¹
外觀	暗紅色、褐色至黑色無臭粉末
密度	4.86 g/cm3
熔點	1567 °C
沸點	2847 °C[2]
溶解性（水）	不溶於水
溶解性（其他）	溶於鹽酸
危險性
歐盟分類	有害 (Xn)
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

性質

四氧化三錳是一種黑色四方結晶，經灼燒成結晶，屬於尖晶石類，離子結構為 ${\displaystyle {\rm {\ Mn^{2+}\ (Mn^{3+})_{2}O_{4}}}}$ ，其中二價和三價錳離子分佈在兩種不同的晶格位置上。氧離子為立方緊密堆積，二價錳離子佔四面體空隙，三價錳離子佔八面體空隙。溫度1443K以下時四氧化三錳為變形的四方晶系尖晶石結構，變形原因為姜-泰勒效應；1443K以上則為立方尖晶石結構。^[3]

室溫下四氧化三錳是順磁性，但在41～43K以下時則有亞鐵磁性。^[4]

四氧化三錳在自然界中以黑錳礦形式存在，是最穩定的氧化物。不溶於水，可溶於鹽酸。

製備

1、由金屬錳或錳氧化物（如二氧化錳）、氫氧化物、碳酸鹽、亞硫酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽及高錳酸鹽在空氣或氧氣中於1000°C灼燒，經冷卻、粉碎製得。^[3]

${\displaystyle {\rm {\ 3MnO_{2}\rightarrow Mn_{3}O_{4}+O_{2}}}}$

2、二氧化錳或水錳礦先焙燒成三氧化二錳，再在甲烷存在下，於250～500°C進一步被還原為四氧化三錳。^[3]

${\displaystyle {\rm {\ 2MnOOH\rightarrow Mn_{2}O_{3}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\rm {\ 3Mn_{2}O_{3}+{\tfrac {1}{4}}CH_{4}\rightarrow 2Mn_{3}O_{4}+{\tfrac {1}{4}}CO_{2}+{\tfrac {1}{2}}H_{2}O}}}$

最近有很多製備四氧化三錳納米晶的研究。^[5][6][7]

用途

四氧化三錳主要用於電子工業，用作軟磁鐵氧體的生產原料、電子計算機中存儲信息的磁芯、磁盤和磁帶、電話用變壓器和高品質電感器、電視回掃變壓器、磁記錄用磁頭、電感器、磁放大器、飽和電感器、天線棒等。此外也用作塗料和油漆的色料。^[3]

四氧化三錳可用作很多反應的催化劑，例如甲烷和一氧化碳的氧化反應^[8][9]、一氧化氮的分解反應^[10]、硝基苯的還原反應^[11]以及有機物的催化燃燒^[12]等。

參考資料

1. Record of CAS RN 1317-35-7 in the GESTIS Substance Database from the IFA（英語：Institute for Occupational Safety and Health）
2. www.oehha.ca.gov 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2009-10-13.
3. 中國化工產品大全 上卷，Bc204 四氧化三錳，頁195
4. Magnetic Structure of Mn₃O₄ by Neutron Diffraction Boucher B., Buhl R., Perrin M., J. Appl. Phys. 42, 1615 (1971); doi:10.1063/1.1660364
5. Hausmannite Mn₃O₄ nanorods: synthesis, characterization and magnetic properties Jin Du et al. Nanotechnology, (2006),17 4923-4928, doi: 10.1088/0957-4484/17/19/024
6. One-step synthesis of Mn₃O₄ nanoparticles: Structural and magnetic study Vázquez-Olmos A., Redón R, Rodríguez-Gattorno G., Mata-Zamora M.E., Morales-Leal F, Fernández-Osorio A.L, Saniger J.M. Journal of Colloid and Interface Science, 291, 1, (2005), 175-180 doi:10.1016/j.jcis.2005.05.005
7. Use of Carbonaceous Polysaccharide Microspheres as Templates for Fabricating Metal Oxide Hollow Spheres Xiaoming Sun, Junfeng Liu , Yadong Li, Chemistry - A European Journal ,(2005), 12, 7 , 2039 – 2047 , doi:10.1002/chem.200500660
8. The reduction and oxidation behaviour of manganese oxides Stobhe E.R, de Boer A.D., Geus J.W., Catalysis Today. (1999), 47, 161–167. doi:10.1016/S0920-5861(98)00296-X
9. An in situ XRD investigation of singly and doubly promoted manganese oxide methane coupling catalysts.Moggridge G.D, Rayment T, Lambert R.M. Journal of Catalysis, (1992), 134, 242–252, doi:10.1016/0021-9517(92)90225-7
10. NO Decomposition over Mn₂O₃ and Mn₃O₄. Yamashita T, Vannice A., Journal of Catalysis (1996),163, 158–168, doi:10.1006/jcat.1996.0315
11. Selective reduction of nitrobenzene to nitrosobenzene over different kinds of trimanganese tetroxide catalysts.Wang W.M., Yang Y.N., Zhang J.Y., Applied Catalysis A. (1995), 133, 1, 81–93 doi:10.1016/0926-860X(95)00186-7
12. Catalytic combustion of C3 hydrocarbons and oxygenates over Mn₃O₄. Baldi M, Finocchio E, Milella F, Busca G., Applied Catalysis B. (1998), 16, 1, 43–51, doi:10.1016/S0926-3373(97)00061-1