[發明專利]球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911311999.0
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN110947396B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 沈紹典;沈源;許志航;成漢文;郭國才;毛東森
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J35/02;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 許耀

1.一種球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物的制備方法，其特征在于，在高分子球上吸附鐵離子，然后與碳前軀體反應，形成高分子球@鐵離子@高分子，隨后再吸附錳離子，得到球狀高分子@鐵離子@高分子@Mn²⁺，在惰性氣氛下炭化，得到碳@鐵氧化物@碳@MnO復合物，再在空氣中焙燒除去碳，得到以氧化鐵為核、氧化錳為殼的球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物；具體包括以下步驟：

S1：將APF高分子球分散到鐵源的水溶液中，攪拌吸附，過濾，洗滌，烘干，得到APF@鐵離子復合物；

S2：將APF@鐵離子復合物分散到乙醇、水和氨水混合溶液中，加入間氨基苯酚，攪拌溶解后，加入甲醛，繼續攪拌，然后過濾，烘干，得到APF@鐵離子@APF復合物；

S3：將APF@鐵離子@APF復合物分散到錳源的水溶液中，攪拌，得到APF@鐵離子@APF@Mn²⁺復合物；

S4：將APF@鐵離子@APF@Mn²⁺復合物在惰性氣氛下焙燒，得到球狀氧化錳包覆碳包覆氧化鐵包覆碳復合物，即碳@鐵氧化物@碳@MnO復合物；

S5：將碳@鐵氧化物@碳@MnO復合物在空氣中焙燒，得到以氧化鐵為核、氧化錳為殼的球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物；

采用APF高分子球做碳前軀體，APF高分子能與金屬離子發生定量的配位鍵合作用，即等摩爾的氨基與等摩爾的金屬離子通過化學鍵的方式將金屬離子直接固定在碳前軀體骨架上，多余的鐵離子或者錳離子則不被吸附，進而獲得純度一致的核殼結構材料，當碳前軀體焙燒后，留下氧化錳包覆氧化鐵的核殼結構復合物。

2.根據權利要求1所述的球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物的制備方法，其特征在于，步驟S1中，包括以下條件中的任一項或多項：

（a）鐵源為氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、乙酸鐵或乙酸亞鐵中的至少一種；

（b）鐵源的水溶液中，鐵離子的濃度為0.5-3mol·L^-1；

（c）APF高分子球與鐵源的質量比為1:3.0-6.0；

（d）攪拌吸附的時間為2-4h；

（e）洗滌采用去離子水，洗滌多次。

3.根據權利要求1所述的球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物的制備方法，其特征在于，步驟S2中，包括以下條件中的任一項或多項：

（a）APF@鐵離子復合物、間氨基苯酚、甲醛、乙醇、水和氨水的質量比為1:0.08-0.4:0.128-0.64:25.6-51.2:64-128:0.32-0.16；

（b）加入甲醛后繼續攪拌12-48h；

（c）烘干是指在50-100℃烘箱中烘干12-48h。

4.根據權利要求1所述的球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物的制備方法，其特征在于，步驟S3中，包括以下條件中的任一項或多項：

（a）錳源為乙酸錳或氯化錳中的至少一種；

（b）錳源的水溶液中，錳離子的濃度為0.5-2.5mol·L^-1；

（c）APF@鐵離子@APF復合物與錳源的質量比為1:3.0-6.0；

（d）攪拌的時間為2-4h。

5.根據權利要求1所述的球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物的制備方法，其特征在于，步驟S4中，包括以下條件中的任一項或多項：

（a）惰性氣氛為氮氣氣氛；

（b）焙燒的溫度為600-800℃，時間為1-3h。

6.根據權利要求1所述的球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物的制備方法，其特征在于，步驟S5中，焙燒的溫度為480-520℃，時間為1-3h。

7.一種球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物，其特征在于，采用權利要求1-6任一所述的方法制備得到。

8.如權利要求7所述的球狀氧化錳包覆氧化鐵核殼結構復合物的應用，其特征在于，將其用作電廠或者垃圾焚燒廠中除去氮氧化物的催化劑。