球状MnO2催化剂及制备方法和应用

本发明涉及纳米材料制备及催化氧化，具体涉及一种球状mno2催化剂及制备方法和应用。

背景技术：

1、室内污染物主要包括挥发性有机物如甲醛、苯及其同系物等和无机物如nh3、co、nox等，而甲醛是室内空气中最主要也是最严重的污染物。人们长期暴露在甲醛下，会导致鼻咽癌、鼻窦癌、白血病、癌变和神经系统危害等疾病。因此，对甲醛的去除技术研究越来越受到科研工作者的关注。在现有技术中，室温催化氧化技术由于成本低、效率高，可减少二次污染物等优点被认为是控制甲醛污染物最有前途的技术之一。催化氧化技术中催化剂的选择至关重要，贵金属催化剂在室温下有良好的催化活性，但由于其成本高，在实际应用中较少。过渡金属催化剂由于价格便宜，来源丰富，热稳定性好等优点受到广泛关注。

2、mno2是一种相对丰富和廉价的材料，由于其价格较低、毒性较低，是过渡金属氧化物中最活跃的催化剂，然而，mno2催化剂在室温催化氧化甲醛中普遍存在活性较低的问题。近年来，有报道(cn2015109116991)选用kmno4和mnso4合成了一种微小纳米棒组成的mno2，但其对甲醛的催化活性有待评估，此外，其所述的催化剂制备工艺较为复杂，难以工业化应用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种球状mno2催化剂及制备方法和应用，以克服上述现有技术中的不足。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种球状mno2催化剂的制备方法，包括如下步骤:

3、s100、将高价态锰氧化物、二价锰盐溶于去离子水中，得到混合液；

4、s200、向混合溶液中加入硫酸铵，再进行水热反应，并对所得黑色沉淀物进行洗涤、烘干，即得：球状mno2催化剂。

5、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

6、进一步，高价态锰氧化物为高锰酸钾；二价锰盐包括：一水合硫酸锰、硝酸锰、碳酸锰中的任意一种或至少两种的组合。

7、进一步，高价态锰氧化物和二价锰盐的摩尔比为(3～7):(2～5)。

8、进一步，s200中混合液内所加入的硫酸铵为0～10mmol。

9、进一步，水热反应的温度为60℃～80℃，该阶段恒温保持时间为6h～8h。

10、更进一步，水热反应的温度为60℃～80℃，该阶段恒温保持时间为7h。

11、进一步，洗涤采用去离子水，洗涤次数为3～4次，烘干温度为50℃～70℃。

12、更进一步，洗涤采用去离子水，洗涤次数为3～4次，烘干温度为70℃。

13、进一步，球状mno2催化剂由纳米片组成。

14、基于上述技术方案，本发明还提供一种球状mno2催化剂由所述制备方法所制得。

15、基于上述技术方案，本发明还提供一种球状mno2催化剂在室温下甲醛降解中的应用。

16、本发明的有益效益是：

17、1)以高价态锰氧化物、二价锰盐、硫酸铵为原料，通过简单的水热反应，得到球状mno2催化剂，球状mno2催化剂由纳米片组成，制备原料来源广泛、易得，制备工艺简单，具有安全、简单、成本低等优点，易于大规模工业化生产；

18、2)所制得的球状mno2催化剂在常温常压下能实现对甲醛污染物的高效去除和矿化，具体为：在短时间内(1h)能实现对室温低浓度甲醛(200ppm)的高效去除。

技术特征：

1.一种球状mno2催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述高价态锰氧化物为高锰酸钾；所述二价锰盐包括：一水合硫酸锰、硝酸锰、碳酸锰中的任意一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述高价态锰氧化物和二价锰盐的摩尔比为(3～7):(2～5)。

4.根据权利要求1或2或3所述制备方法，其特征在于，s200中混合液内所加入的硫酸铵为0～10mmol。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为60℃～80℃，该阶段恒温保持时间为6h～8h。

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为60℃～80℃，该阶段恒温保持时间为7h。

7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，洗涤采用去离子水，洗涤次数为3～4次，烘干温度为50℃～70℃。

8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，球状mno2催化剂由纳米片组成。

9.一种球状mno2催化剂由权利要求1～8任一项所述制备方法所制得。

10.一种由权利要求1～8任一项所述制备方法所制得的球状mno2催化剂或如权利要求9所述球状mno2催化剂在室温下甲醛降解中的应用。

技术总结
本发明涉及球状MnO<subgt;2</subgt;催化剂的制备方法，将高价态锰氧化物、二价锰盐溶于去离子水中，得到混合液；向混合溶液中加入硫酸铵，再进行水热反应，并对所得黑色沉淀物进行洗涤、烘干，即得：球状MnO<subgt;2</subgt;催化剂。一种球状MnO<subgt;2</subgt;催化剂在室温下甲醛降解中的应用。本发明的有益效果为：制备原料来源广泛、易得，制备工艺简单，具有安全、成本低等优点，易于大规模工业化生产；所制得的球状MnO<subgt;2</subgt;催化剂在常温常压下能实现对甲醛污染物的高效去除和矿化，具体为：在短时间内(1h)能在室温下去除99％以上的低浓度甲醛(200ppm)。

技术研发人员：张高科,吴娟,李源
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14