[發明專利]一種（MnO2、TiO2）n納米片組裝的薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410263572.9
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104028266A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 孫玉見;張娜;張國鳴;趙孫文睿
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/88;B01D53/66
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;馬文峰

技術領域

本發明涉及的是一種(MnO₂、TiO₂)_n納米片組裝的薄膜及其制備方法和應用。該(MnO₂、TiO₂)_n納米片組裝的薄膜以管道內表面為載體時，膜基結合力高，耐大風量性能好，穩定性好，使用壽命長，對臭氧分解的催化性能好，適用于大風量通過時的臭氧分解。

背景技術

臭氧作為一種強氧化劑，已被廣泛應用于水處理、醫療、食品加工、果蔬保鮮等領域。它可有效降解大米、蔬菜、瓜果中的農藥殘留，延長保存期。可用于餐具消毒、空氣消毒、冰柜及貯藏室消毒，除異味、防霉，可有效地殺滅細菌、病毒，預防疾病的傳播。但高濃度的臭氧也會帶來危害，研究表明，空氣中臭氧濃度在0.012ppm水平時，就能導致人皮膚刺癢，眼睛、鼻子、呼吸道受刺激，肺功能受影響，引起咳嗽、氣短和胸痛等癥狀。復印機、傳真機、吸塵器、打印機等都能通過電暈放電產生臭氧；殺菌燈、紫外消毒柜也會不斷地釋放臭氧。因此消除空氣中過量的臭氧，已成為迫切需要解決的問題。目前臭氧處理方法包括活性炭吸附法，藥劑法，催化分解法，燃燒法，大氣稀釋排放法，紫外光照分解法等。各種處理方法各有其優缺點，其中催化分解法，由于具有臭氧轉化完全，催化劑可再生重復使用，處理操作簡便和無二次污染而更受重視。

在催化分解臭氧方面，一般采用過渡金屬氧化物(如：錳、銅的氧化物)，載體則采用γ-Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、分子篩、活性炭或以上幾種的復合成分作為活性組分。MnO₂催化劑：采用MnO₂作為骨架，分解效率高，但催化劑壽命短；錳氧化物催化劑：以高分子材料為載體，廉價且分解性能好，但催化劑壽命還很短；MnO₂和MnCO₃分解催化劑：適合于高濕度條件，分解性能好，但穩定性不好；含鈦的催化劑：含銳鈦礦型TiO₂，催化性能良好。這些催化劑，需要將載體分散到活性組分中，通過光化學沉積法、浸漬法等方法進行負載才能得到催化劑，這些催化劑制備過程不僅復雜，而且分散性不均勻，穩定性不好，使用壽命短。另外，催化劑一般將粉末直接分散附著于管道中，結合力差，易隨空氣流動，而且表面積較小。

納米片是具有高縱橫比和平整表面的二維微晶。薄片狀具有低濁度，高附著力和高硬度的優勢。與納米顆粒相比，不僅增加了與玻璃基體的結合面積，有效地提高了薄膜的附著力和硬度。

發明內容

本發明的目的之一是為了解決上述的臭氧分解催化劑制備過程復雜，分散性不均勻，穩定性不好，結合力差，等技術問題而提供一種(MnO₂、TiO₂)_n納米片組裝的薄膜。該(MnO₂、TiO₂)_n納米片組裝的薄膜負載在管道內表面上，膜基結合力高，耐大風量性能好，穩定性好。該(MnO₂、TiO₂)_n納米片組裝的薄膜用于對臭氧分解的催化劑，其對臭氧分解的催化性能好，適用于大風量通過時的臭氧分解。

本發明的目的之二在于提供上述的一種(MnO₂、TiO₂)_n納米片組裝的薄膜的制備方法。

本發明的技術原理

錳系催化劑催化臭氧分解原理

O₃+Mnⁿ⁺→O^2-+Mn⁽ⁿ⁺²⁾⁺+O₂

O₃+O^2-+Mn⁽ⁿ⁺²⁾⁺→O^2-+Mn⁽ⁿ⁺²⁾⁺+O₂

O₂^2-+Mn⁽ⁿ⁺²⁾⁺→Mnⁿ⁺+O₂

TiO₂光催化臭氧分解原理

TiO₂+hv→e^-+h⁺