[發明專利]一種錳氧化物MnOx

有效

• 申請號: 201811094255.3
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109289862B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 鮑騰;俞志敏;吳克;金杰;王磊;陳俊;路思恒
• 申請（專利權）人: 合肥學院
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 金宇平

本發明提出一種錳氧化物MnO_x負載納米零價鐵復合材料及其制備方法和應用，所述復合材料制備方法包括：將天然錳礦粉碎后煅燒，得到包含活性成分MnO_x的礦物粉體；將鐵鹽和包含活性成分MnO_x的礦物粉體充分混合后，加入還原劑進行還原反應，得到所述錳氧化物MnO_x負載納米零價鐵。本發明制備得到的錳氧化物MnO_x負載納米零價鐵復合材料可以將納米零價鐵負載于錳氧化物MnO_x上用作非均相催化材料，從而針對性用于有機廢氣中苯系物的催化降解，具有凈化效率高，吸附容量大，價格低廉，熱穩定性好的優點。

技術領域

本發明涉及催化降解材料技術領域，尤其涉及一種錳氧化物MnO_x負載納米零價鐵復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著工業的快速發展，涉及到有機產品的應用也在不斷地增加，有機污染物的數量與種類逐年增長，空氣中存在著大量有機物的污染問題。例如VOCs的排放量愈來愈大，而苯系物是VOCs中最常見的一類，一般情況下是帶有味甜、可燃燒、有致癌性、毒性的無色透明液體，而且帶有濃烈的芳香氣味。苯系物的來源眾多，主要來源于工業排放和機動車尾氣，同時建筑裝飾中使用原材料散發出大量的苯系物，具有排放量大、來源廣、毒性強等特點。由于苯系物結構的特點，開環需要的能量大，是典型的難降解工業廢氣之一，具有難降解、開環后成分復雜、毒性大等特點。

目前，VOCs廢氣中苯系物的處理技術有吸附法、吸收法、膜分離法、生物降解法、光催化法和低溫等離子體法等，單獨降解苯系物難以適應高濃度、流量大廢氣排放特點。

其中，低溫等離子體具有溫和的反應條件、速度快、應用范圍廣的特點，其技術與催化劑降解苯系物受到人們的認可，低溫等離子體技術治理廢氣的主要原理是在較高的電場強度下，利用介質放電產生的等離子體以極快的速度反復轟擊廢氣中的氣體分子同時轟擊反應管內置催化劑，去激活、電離和裂解廢氣中的各種成分、激活催化劑活性位點，破壞廢氣分子的結構，通過氧化等一系列復雜的化學反應，使復雜大分子污染物轉變為一些小分子的安全物質，或使有毒有害物質轉變為無毒無害或低毒低害物質。因此，尋求一種可與低溫等離子體處理技術聯用且具有更好的可高效處理難降解有機廢氣苯系物的催化劑是目前急需解決的。

納米級零價鐵是指粒徑在l-100nm之間的超細鐵顆粒，具有強還原性、高比表面積等特點。研究人員對合成的納米級零價鐵所做的表面分析發現，納米鐵比表面積比普通的鐵粉高出37倍多，從而使得納米零價鐵具有優越的吸附性能和化學反應活性。此外，納米零價鐵具有的小尺寸和表面效應，可以提高其反應活性和處理效率。正因為它具有這些新特性，納米零價鐵的研究已成為當今學者爭相研究的前沿熱點。天然錳礦即錳氧化物礦物作為天然的污染治理材料，其活性成分包括MnO、MnO₂、Mn₂O₃和Mn₃O₄等，而結構通常呈[MnO₆]八面體，這種[MnO₆]八面體之間可相互通過共棱或著共角的方式進行連接，連接而成的整體會形成隧道狀或層狀氧化錳結晶化合物，因此在一定條件下有較強的吸附和催化氧化作用，其對有毒有害物質的去除與降解主要基于以下屬性：錳氧化物礦物一般為微米級或納米級顆粒，具有孔道或層狀結構，在顆粒的內外表面擁有較大的比表面積，錳氧化物礦物的吸附作用主要是礦物外表面的吸附和礦物結構的吸附。錳在自然界中的氧化物或氫氧化物表現出較強的氧化還原能力，其氧化還原性與外界條件有很大關系，同時也依賴于反應物質的氧化還原電位，其氧化還原作用包括表面氧化還原和結構中的氧化還原。錳氧化物礦物具有較大的比表面積，對許多反應都有很好的催化作用，同時它也可將一些催化劑吸附到孔道中，作為催化劑的載體，天然錳礦表面的Mn-O自由基對一些化學反應也具有相當大的催化作用。

納米級零價鐵雖然具有強還原性、高比表面積等特點，然而納米零價鐵容易發生團聚現象，因此對有機廢氣苯系物催化效率有限。錳氧化物礦物雖然具有一定的吸附催化的特性，但是將其用于有機廢氣中苯系物的處理則并不明確。