二氧化錳（英語：錳 dioxide），無機化合物，化學式為MnO?，通常情況下很穩定，為黑色無定型粉末或黑色斜方晶體，是軟錳礦的主要成分，不溶于水、稀酸和稀堿，但有過氧化氫或草酸存在時，能溶于稀硫酸或硝酸，高溫下具有金紅石結構，常溫下呈現多晶型，而且常常表現出非計量關系。二氧化錳是制備其他常見含錳化合物的重要前體，如高錳酸鉀（KMnO?），同時作為一種常用的氧化劑，可廣泛用于各種氧化反應，也可作為部分化學反應的催化劑，如過氧化氫(雙氧水)分解制氧氣、氯酸鉀分解制氧氣等反應。二氧化錳是極具應用前景的電極材料，主要用于干電池的制備，如堿性電池、鋅碳電池等。
晶體結構
二氧化錳儲量豐富，具有多種晶體結構，是一類晶格結構比較復雜的金屬氧化物。二氧化錳晶體的結構單元是[MnO?]八面體，Mn原子位于八面體中心，六個氧原子位于八面體頂角，通過共角或者共邊的方式，即基于氧原子進行六方緊密堆積或立方緊密堆積形成各種晶型，有一維隧道結構的α，β，γ晶型，二維層狀結構的δ晶型和三維立體結構的λ，ε晶型等。在密堆積結構中，各原子層會形成空穴、隧道，可以容納不同的陽離子和分子，使錳氧化物在組成和結構上更具有多樣性。不同晶型的二氧化錳化學組成基本相同，但晶格結構和晶胞參數不同，使得幾何形狀和尺寸有差異，電化學性質差別較大。下面僅介紹幾種主要的MnO?晶型及其特性：
α-MnO?
在α-MnO?中，[MnO?]八面體成六方密堆積，具有[1X1]與[2X2]的隧道結構，其晶體結構含有大的隧道或空穴，可以容納K?、Ba2?、NH??等陽離子和H?O分子從而穩定隧道結構。
β-MnO?
β-MnO?屬于四方晶系，是一種金紅石結構，空間群為P4?/mnm，其中氧成扭曲的六方密堆積排列。[MnO?]八面體共邊，形成[1X1]空隙的隧道結構，隧道截面積小，不利于離子的擴散，因此若作為電池活性材料，往往放電極化較大，獲得的容量較其它晶型偏低。
γ-MnO?
γ-MnO?為[1X1]與[2X1]隧道交錯生長而成的一種密排六方結構，即同時含有兩種隧道結構，其隧道平均截面積較大，放電時極化較小，活性較高。
δ-MnO?
δ-MnO?具有層狀結構，屬于單斜晶系，空間群為C2/m，其典型的特征是層間常含有H?O和外來陽離子（如K?、Na?、Li?等）。外來陽離子和水對層狀結構具有穩定效應，同時由于特殊的層狀結構有利于帶電粒子在晶格中的移動。
理化性質
物理性質
二氧化錳是一種無機化合物，常溫下為黑色固體，密度5.026 g/cm3 ，熔點535℃（分解），不溶于水、稀酸和稀堿。
化學性質
二氧化錳常溫下是非常穩定的，在特定條件下可發生化學反應，例如：加熱二氧化錳，加熱至535℃失去一部分氧生成Mn?O?，高溫下遇碳還原成金屬錳。在氫氣中加熱至200℃，生成MnO及Mn?O?。在接近1000℃時會分解生成混合價錳的氧化物（Mn?O?），溫度進一步升高后會分解得到MnO；雖不溶于稀酸、稀堿，但可以與濃酸、濃堿發生反應，二氧化錳是一種兩性氧化物，存在對應的BaMnO3或者SrMnO3這樣的鈣鈦礦結構的形式上的鹽（通過熔堿體系中的化合反應得到），也存在四氯化錳。遇還原劑時，表現為氧化性。在中性介質中很穩定，在堿性介質中具有一定還原性，傾向于轉化成錳（VI）酸鹽，在酸性介質中是一個強氧化劑，傾向于轉化成Mn2?。因為錳元素具有第一過渡系金屬所有的氧化態，一般高于Mn（II）的所有氧化態均為強氧化劑，二氧化錳是一種常見的氧化劑，但是由于價態處于錳元素的中間價態，其既可以發生氧化反應，也可以發生還原反應。
氧化反應
在空氣中或者其他氧化劑（氯酸鉀或硝酸鉀）存在時，二氧化錳與氫氧化鉀或者氫氧化鈉加熱熔融可以制得錳（VI）酸鹽。
該反應過程可作為以二氧化錳為原料制備高錳（VII）酸鉀的第一步，其中錳酸鉀是制備高錳酸鉀的重要前體，后續在酸性條件下（即便是弱酸），錳酸鉀可以發生歧化反應制備得到高錳酸鉀，并產生副產物二氧化錳。
還原反應
二氧化錳是廣泛用于鋼鐵行業的錳鐵和相關合金的重要前體，可利用一氧化碳作為還原劑進行還原反應制備得到金屬錳：
在加熱條件下，二氧化錳可以溶解在濃硫酸中，得到硫酸錳，并釋放出氧氣：
將二氧化錳置于濃鹽酸中加熱，可制得可溶性氯化錳，并釋放出氯：
其它反應
在適當的反應條件下，二氧化錳可與濃酸、濃堿發生如下反應：
利用HF和KHF?處理二氧化錳，可以制備得到金黃色的K?[MnF?]晶體：
除了K?[MnF?]外，四價錳還可以形成Li?[MnF?]、Na?[MnF?]、Rb?[MnF?]、Cs?[MnF?]、Ca[MnF?]、Sr[MnF?]、Ba[MnF?]以及相應的K?[MnCl?]、Rb?[MnCl?]、Cs?[MnCl?]、(NH4)?[MnCl?]。目前，已經可以制得少數錳的過氧配位化合物，它們分別是K?H?[Mn(O)(O?)?]、K?H[Mn(O)(O?)?]和K?H?[Mn(O)(O?)?]。
生產制備
產品來源
二氧化錳可根據來源可以分為三類，分別為天然二氧化錳（NMD）、化學二氧化錳（CMD）和電解二氧化錳（EMD），其中用作電極材料的二氧化錳需要是高純度的二氧化錳，主要是化學二氧化錳和電解二氧化錳。
天然二氧化錳主要取自天然礦物軟錳礦，含有一定的雜質和大量的氧化錳（III）。化學二氧化錳的制備主要通過一系列化學反應，最終制得純度較高的二氧化錳，根據生產方法不同可以分為還原法、氧化法和熱分解法等。
電解二氧化錳常通過電解硫酸錳陽極氧化制取二氧化錳，其生產過程為二氧化錳溶解在硫酸（有時混合有硫酸錳）中，在兩個電極中施加電流，二氧化錳溶解，硫酸鹽進入溶液，并進一步沉積在陽極上。電解二氧化錳工藝分為硫酸錳溶液的制備、電解及成品處理三個主要部分，硫酸錳溶液的制備包括浸出、除鐵、中和、除重金屬、粗濾、精濾及靜置沉淀等工序。
制備方法
二氧化錳用途眾多，不同用途所需制備方法不同，關于二氧化錳微粒的制備方法有很多，主要有電解法、化學沉淀法、固相法、溶膠凝膠法、水熱法等。
固相法
將固體反應物混合，通過高速球磨方法在經過處理后可制備納米級的二氧化錳。根據制備時溫度可分為低溫、高溫固相法。低溫固相法是在室溫或低溫下，固體反應物經過混合、研磨、離心、焙燒等物理步驟制備而成。高溫固相法比較適用于熱力學穩定化合物，反應較難控制，同時因納米二氧化錳在高溫下易失氧而變為低價態，故此方法選擇較少。
溶膠凝膠法
目前采用的溶膠凝膠法制備主要利用乙酸錳、檸檬酸為原料，經過溶膠、凝膠、干燥、熱處理等步驟制備，從而得到納米二氧化錳。制成的納米二氧化錳純度高，化學均勻性好、顆粒較細，添加模板劑可以制備得到一維或二維規整的納米材料，但是受干燥條件影響較大，易發生團聚現象。
水熱法
水熱法制備納米二氧化錳分為沉淀法與分解法，是指在水溶液中反應物通過一定配比，制成溶液在高溫高壓下，生成納米二氧化錳的方法。在水熱條件下，溶解離子的溶解度增加，離子活度增強，可以讓沉淀物溶解重結晶。制成的納米二氧化錳純度高、分散性好。該方法易得到可控形貌的納米顆粒，且工藝較簡單、成本較低，但制備過程中需要注意反應條件。
應用領域
二氧化錳主要應用于電池工業，是電池工業的優質原料。二氧化錳還是一種廣泛采用的氧化劑，具有活性表面，在一些吸附以及有機合成反應中具有重要作用。在某些生成氧氣的化學反應中，二氧化錳可以作為催化劑促進反應的進程，例如：加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物可以得到氧氣，催化過氧化氫分解生成氧氣和水：
此外，在玻璃行業中，二氧化錳可作為脫色劑、漂白劑；在制磚工業中可作為著色劑，使磚呈現紅色、棕色或灰色；在錳工業中可作為制造錳（II）鹽的原料；在煉鋼行業中用作制造鐵錳合金。
安全事宜
消防相關
二氧化錳不可燃，但是可以促進其他物質燃燒，勿與還原劑、易燃物、可燃物、氧化劑等共貯混運；貯存和運輸環境應保證通風，注意防潮、防曬。若發生火災，應結合周邊環境，立即采取合適的滅火措施，可用水、砂土和滅火器撲救。
健康相關
二氧化錳室溫時的蒸發可以忽略不計，但是空氣中存在分散顆粒，有吸入危害，包裝需密封，避免粉塵擴散，應做好防護措施；短時間接觸，對呼吸道有刺激性，大量吸入可發生“金屬煙熱”，病人會出現頭痛、惡心、寒戰、高熱、大汗；長時間接觸，可能對肺部和中樞神經系統產生影響，可能易導致支氣管炎、肺炎（錳肺塵病）以及神經性精神障礙（錳中毒）等疾病。動物實驗表明，二氧化錳可能對人體生殖或發育系統產生毒性。
急救措施
發現中毒后，應首先轉移到空氣新鮮處，立即除去所有沾污衣物，用清水、肥皂清洗皮膚或淋浴；若眼睛接觸，應提起眼瞼，用大量清水沖洗幾分鐘（如有隱形眼鏡應先取下）；若吸入，立即用清水漱口，保持呼吸道暢通，如有誤食不可催吐，以防將嘔吐物倒吸入肺部。進行以上處理后，立即就醫。
參考資料 >
Manganese dioxide.Pubchem.2023-04-30
Manganese dioxide.International Chemical Safety Cards (ICSCs).2023-04-30
Manganese dioxide.Sciencedirect.2023-04-30