[發明專利]MnO2

在審

• 申請號: 202010065558.3
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111185153A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 江春立;吳隱;黃其佩
• 申請（專利權）人: 廣州星幫尼環保科技有限公司
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/02;B01J37/00;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/66
• 代理公司: 廣州廣典知識產權代理事務所(普通合伙) 44365
• 代理人: 萬志香

本發明涉及一種MnO₂納米片催化材料及其制備方法、應用。該制備方法包括以下步驟：(1)以3～60wt％銨鹽水溶液、8～32wt％雙氧水溶液和水配制A液；所述銨鹽水溶液、雙氧水溶液和水的體積比為5～10:1～4:10～40；(2)以濃度為0.02～0.10g/mL的錳鹽水溶液作為B液；(3)將所述A液加入所述B液中反應，反應完后過濾、干燥，得MnO₂納米片催化材料；所述銨鹽選自硫酸銨、硫酸氫銨、氯化銨、硝酸銨、碳酸銨、碳酸氫銨、氫氧化銨、氟化銨、碘化銨或溴化銨。本發明方法制備得到的MnO₂納米片催化材料在常溫下對室內空氣污染物具有良好的催化分解能力。

技術領域

本發明涉及環境保護技術領域，特別是涉及一種MnO₂納米片催化材料及其制備方法、應用。

背景技術

當今社會，人們普遍花費超過80％的時間在室內。由于室內的空氣質量和人體健康息息相關，因此，室內空氣質量引起了廣泛的關注。家具和建筑材料中釋放出來的甲醛是室內空氣主要污染物，且隨著家具和建筑材料的廣泛應用和逐漸增長的高消耗使用，室內的甲醛污染問題是無法避免的。甲醛污染問題在新建或者改建的建筑中體現尤為明顯。人長期暴露在甲醛中會對人體產生不利的影響，比如頭暈，惡心，頭疼等等，嚴重的甚至會致癌。中國乃至全世界對室內甲醛釋放影響人類身體健康的關注度日益增加。世界衛生組織WHO將甲醛劃分為一類致癌物，在2010年，WHO將室內甲醛的指引值設置為0.1mg m^-3(WHOGuidelines for Indoor Air Quality:Selected Pollutants；World HealthOrganization Regional Office for Europe:Copenhagen,Denmark,2010.)，中國也采用該指引值作為標準值。作為世界上人口最稠密的發展中國家之一，中國在新建的建筑和改建的房屋中的甲醛水平超過了70％，遠遠超過了安全標準。因此，目前不僅僅需要開發經濟實用的甲醛去除技術，也亟需發展新型的催化材料。利用新型催化材料，在室溫下將甲醛快速轉換成二氧化碳是目前極具應用前景的技術之一。

目前已經開發出的高效的甲醛去除材料有負載型Pt催化劑，如1wt％Pt/TiO₂，0.1wt％Pt/TiO₂，1wt％Pt/Fe₂O₃以及3wt％Pt/MnO_x-CeO₂等。它們都展現了在室溫下將ppm級的甲醛完全轉化為CO₂的能力。為了降低成本，目前，廉價的過渡金屬氧化物MnO₂已經被應用于甲醛的氧化。Sekine等人第一次發現MnO₂是在13種商用過渡金屬氧化物中活性最好的(Sekine,Y.Atmos.Environ.2002,36,5543-5547.)。張等人也報道了δ-MnO₂是4種不同相結構的MnO₂中催化氧化甲醛活性最好的，在80℃、GHSV為100L g cat^-1h^-1下達到了幾乎100％的轉換率(Catal.Sci.Technol.2015,5,2305-2313.)。

但是，由于大部分非貴金屬催化劑催化甲醛的完全轉化所要求的溫度遠高于室溫，當溫度降低時，甲醛的轉換率也大大減少。從而大多數非貴金屬催化劑在室溫下的甲醛轉化率很低，這與室內空氣凈化需要較高的轉化速度不符。

同時，在實際應用中，催化劑通常都是粉末狀的，在實際應用中并不方便。假如可以大量可控合成特定形貌的催化劑，將極大地促進其實際應用價值。因此，開發制備活性位點多且在室溫下能保持較高的活性和較好穩定性的催化劑在甲醛轉換、降解臭氧等空氣凈化方面有巨大的潛力，而且在水處理、超級電容器、儲能等領域也有潛在的應用前景。

發明內容