[發明專利]一種多孔、高比表面積非晶MnPO材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810651869.0
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108816179B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 黃富強;王鵬;趙偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種多孔、高比表面積非晶MnPO材料及其制備方法和應用，所述制備方法包括：將磷源溶液滴入含有錳源的乙醇溶液中，得到含有白色沉淀的混合溶液；優選地，所述磷源為正磷酸、焦磷酸、磷酸二氫銨、磷酸銨和植酸中的至少一種，所述錳源為乙酸錳、氯化錳、和硝酸錳中的至少一種；將所得含有白色沉淀的混合溶液在100～200℃下水熱反應2～20小時，再經離心、洗滌和干燥，得到所述非晶磷酸化氧化錳材料。

技術領域

本發明涉及一種多孔、高比表面積非晶MnPO材料高效及其制備方法和應用，具體地涉及一種水熱法制備高比表面積非晶MnPO材料的方法，屬于材料領域。

背景技術

社會的發展離不開科技的進步，隨著科技的進步，就會對材料提出新的要求，用以實現科學技術轉化為實際應用，造福于我們日常生活?？梢哉f，材料是人類社會發展的物質基礎，是人類社會一切活動的物質基礎，是人類生存發展的前提。當材料顆粒尺寸小到一定程度，能級變化對材料性能產生的影響大于材料固有性質時，量子尺寸效應就會使材料產生一些不同于以往的性能，與普通宏觀尺寸材料的性能具有顯著的不同，性能的變化使納米材料可被應用于新的領域?？茖W技術進步地同時，環境問題不斷的凸顯，重金屬污染防治已成為社會共同關注的焦點之一。水體中重金屬污染修復治理采用以下兩條基本途徑：一是降低重金屬的生物可利用性和在水體中的遷移能力；二是將重金屬從受污染水體中徹底清除。主要有生物法、物理法和化學法。化學法中，吸附法具有操作簡便，成本低廉，去除能力高效等優點已成為處理廢水重金屬一種常用方法。采用吸附方法處理水中的重金屬主要是通過吸附材料的高比表面積的蓬松結構或者特殊功能基團對水中重金屬離子進行物理吸附或者化學吸附。吸附劑由于分子中存在各種活性基團(如羥基、巰基、羧基、氨基等)，通過與吸附的金屬離子形成離子鍵或共價鍵，達到吸附金屬離子的目的。目前所采用的吸附材料主要有活性炭、活性污泥、生物質材料和金屬氧化物等。但是這些傳統的吸附材料吸附性能受限，還遠不能滿足當下重金屬污水處理的要求。

氧化錳(MnO₂)是一種黑色固體氧化物，具有很多優異的性能在水處理等領域具有廣泛的應用。非晶磷酸化氧化錳作為氧化錳的一種，在結構上不同于氧化錳有序結構，由于摻入P元素使得原本有序結構的氧化錳發生一定程度無序化，導致其比表面積增大。因此，非晶磷酸化氧化錳具有不同于晶態氧化錳的性能。非晶磷酸化氧化錳在污水處理(重金屬，放射性元素U吸附)中表現出優異的吸附性能，吸附量遠遠高出當前商業化使用的吸附材料(活性炭，四氧化三鐵，蒙脫土等)。非晶磷酸化氧化錳用于污水處理還沒有相關報道，因此，非晶磷酸化氧化錳的制備及其應用研究具有重要意義。非晶化合物的制備方法有多種，比如固相燒結法，此方法雖然簡單，但是顆粒較大，成本高，并且在高于一定溫度下就會發生相轉變，由此可見，如何實現低成本、方法簡單、高比表面積的磷酸化氧化錳制備方法尤為重要。

從非晶磷酸化氧化錳材料的制備方法中，主要有固相燒結法、磁控濺射法、等離子體-化學氣相沉積法等。由于傳統的固相燒結法制備的非晶磷酸化氧化錳，雖然方法簡單，但是顆粒較大(壓納米)，團聚嚴重，并且在高于一定溫度下就會相轉變。而對于磁控濺射法、等離子體-化學氣相沉積法制備的磷酸化氧化錳成本高，制備程序繁瑣。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種可以簡單制備的多孔、高比表面積非晶磷酸化氧化錳材料的方法，制得的多孔、高比表面積非晶磷酸化氧化錳對重金屬(Pb2+,Fe3+,Cr3+)以及放射性元素U吸附具有很好的吸附作用，以滿足在重金屬廢水處理中的應用。

一方面，本發明提供了一種多孔、高比表面積非晶磷酸化氧化錳材料的制備方法，包括：

將磷源溶液滴入含有錳源的乙醇溶液中，得到含有白色沉淀的混合溶液；優選地，所述磷源為正磷酸、焦磷酸、磷酸二氫銨、磷酸銨和植酸中的至少一種，所述錳源為乙酸錳、氯化錳、硝酸錳中的至少一種；

將所得含有白色沉淀的混合溶液在100～200℃下水熱反應2～20小時，再經離心、洗滌和干燥，得到所述非晶磷酸化氧化錳材料。