四氧化三锰

四氧化三锰是一种无机化合物，化学式为Mn₃O₄。

四氧化三锰^[1]
IUPAC名 Manganese(II) dimanganese(III) oxide
别名	氧化锰(II,III) 黑锰矿
识别
CAS号	1317-35-7
PubChem	14825
SMILES	[Mn+3].[O-2].[Mn+2].[O-2].[Mn+3].[O-2].[O-2]
RTECS	OP0895000
性质
化学式	Mn3O4 MnO·Mn2O3
摩尔质量	228.8118 g·mol⁻¹
外观	暗红色、褐色至黑色无臭粉末
密度	4.86 g/cm^3
熔点	1567 °C
沸点	2847 °C^[2]
溶解性（水）	不溶于水
溶解性（其他）	溶于盐酸
危险性
欧盟分类	有害 (Xn)
若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。

性质

四氧化三锰是一种黑色四方结晶，经灼烧成结晶，属于尖晶石类，离子结构为 ${\displaystyle {\rm {\ Mn^{2+}\ (Mn^{3+})_{2}O_{4}}}}$  ，其中二价和三价锰离子分布在两种不同的晶格位置上。氧离子为立方紧密堆积，二价锰离子占四面体空隙，三价锰离子占八面体空隙。温度1443K以下时四氧化三锰为变形的四方晶系尖晶石结构，变形原因为姜-泰勒效应；1443K以上则为立方尖晶石结构。^[3]

室温下四氧化三锰是顺磁性，但在41～43K以下时则有亚铁磁性。^[4]

四氧化三锰在自然界中以黑锰矿形式存在，是最稳定的氧化物。不溶于水，可溶于盐酸。

制备

1、由金属锰或锰氧化物（如二氧化锰）、氢氧化物、碳酸盐、亚硫酸盐、硫酸盐、硝酸盐及高锰酸盐在空气或氧气中于1000°C灼烧，经冷却、粉碎制得。^[3]

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

2、二氧化锰或水锰矿先焙烧成三氧化二锰，再在甲烷存在下，于250～500°C进一步被还原为四氧化三锰。^[3]

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

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

最近有很多制备四氧化三锰纳米晶的研究。^[5][6][7]

用途

四氧化三锰主要用于电子工业，用作软磁铁氧体的生产原料、电子计算机中存储信息的磁芯、磁盘和磁带、电话用变压器和高品质电感器、电视回扫变压器、磁记录用磁头、电感器、磁放大器、饱和电感器、天线棒等。此外也用作涂料和油漆的色料。^[3]

四氧化三锰可用作很多反应的催化剂，例如甲烷和一氧化碳的氧化反应^[8][9]、一氧化氮的分解反应^[10]、硝基苯的还原反应^[11]以及有机物的催化燃烧^[12]等。

参考资料

1. Record of CAS RN 1317-35-7 in the GESTIS Substance Database from the IFA（英语：Institute for Occupational Safety and Health）
2. www.oehha.ca.gov 互联网档案馆的，存档日期2009-10-13.
3. 中国化工产品大全 上卷，Bc204 四氧化三锰，页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
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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
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10. NO Decomposition over Mn₂O₃ and Mn₃O₄. Yamashita T, Vannice A., Journal of Catalysis (1996),163, 158–168, doi:10.1006/jcat.1996.0315
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