[發明專利]鈷或銅摻雜的水鈉錳礦催化劑、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010944210.1
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112619663A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 何俊;阿布巴卡·約瑟夫;孫勇;任勇;連政
• 申請（專利權）人: 何俊
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 嘉興海創專利代理事務所(普通合伙) 33251
• 代理人: 柳偉華

一種鈷或銅摻雜的水鈉錳礦催化劑、制備方法及其應用，該催化劑由δ?MnO₂與Co或者Cu摻雜而構成，所述的Co或者Cu與Mn的摩爾比為0.01?0.25：1。方法包括將KMnO₄和草酸銨溶解在去離子水中，室溫攪拌，然后移植到聚四氟乙烯容器中，將溫度升至120?160℃下保持15?45分鐘，然后冷卻至室溫，形成棕色沉淀物在真空下過濾，并用去離子水沖洗；然后將獲得的沉淀物進行干燥，將硝酸鈷和硝酸銅分別引入前驅體溶液中，將Co和Cu摻雜到δ?MnO₂中，微波條件下處理得到催化劑分別命名為xCo?δ?MnO₂和xCu?δ?MnO₂。具有能夠擴展甲醛催化劑的種類，并能夠有效的提升δ?MnO₂的催化活性的優點。

技術領域

本申請涉及甲醛催化劑的技術領域，具體的涉及一種鈷或銅摻雜的水鈉錳礦催化劑、制備方法及其應用。

背景技術

由于甲醛具有的致癌性和對人類健康的其他負面影響，最近研究者關注于開發具有成本效益的過渡金屬基催化劑來用于室內環境中的甲醛(HCHO)氧化降解。催化氧化法是一種很有前景的可以將甲醛礦化為無害的CO₂和H₂O的技術。研究者已經設計出的多種研究策略，例如缺陷工程等，提高了催化劑在各種應用中的催化活性，這其中也包括氧化反應在內。引起結構缺陷(如氧空位和結構晶格畸變)目前已經是一種增強材料催化活性的成熟技術。這些缺陷位點充當活性中心(或位點)，用于將氧、水分子活化為表面活性氧種類如羥基等，目前已有報道證明它們積極參與了大多數的氧化反應，尤其是對甲醛的氧化。研究可以通過改變合成條件、材料處理，離子交換以及將金屬或離子摻入主體材料的晶格中來誘發結構缺陷。

Polarz et al研究了具有不同程度氧缺陷的ZnO催化劑，證明了氧空位直接充當將 CO氫化成CH₃OH的活性中心的前景。對氧缺陷在二氧化鈰負載的VO_x催化劑上甲醇氧化脫氫的影響的研究表明，氧缺陷密度與甲醇氧化催化活性之間存在直接相關性，其作用是降低甲氧基分解所需的活化能。多壁碳納米管的結構缺陷被證明是苯氧化的活性位點和促進劑。Wang et al證明了通過表面化學修飾，在δ-MnO₂表面形成缺陷(坑點)，導致不飽和錳和氧原子的生成，增強了氧的活化和對甲醛的吸附。

摻雜金屬陽離子是提高催化活性和誘導缺陷形成的重要方法。Genuino et al.研究表明，在MnO₂八面體分子篩框架內用Nb代替Mn導致了對CO的吸附和強化氧化的親電位點的產生。Zhu et al.研究表明，Ce摻雜δ-MnO₂可以產生氧空位，增加表面吸附的氧種類，并增強甲醛氧化的催化活性。同樣，在δ-MnO₂中摻雜鎢(W)促進了Mn空位的形成并增強了表面吸附氧的活性。Huang et al.證明了Eu摻雜在二氧化鈰上產生表面氧缺陷的作用，從而增強了其對甲醛的熱和光催化氧化的催化活性。

在低成本過渡金屬基的甲醛氧化催化劑中，錳氧化物催化劑是一種很有前途的低溫氧化甲醛催化劑。Zhang et al.最近證明，具有層狀結構的δ-MnO₂是MnO₂對甲醛氧化的最活躍相，如果既能充分的利用δ-MnO₂在甲醛氧化中的催化活性，同時又能提高其催化活性對于開發減少室內環境中甲醛的有效催化劑來說至關重要。

發明內容

本申請針對現有技術的上述不足，提供一種能夠擴展甲醛催化劑的種類，并能夠有效的提升δ-MnO₂的催化活性的鈷或銅摻雜的水鈉錳礦催化劑。

為了解決上述技術問題，本申請采用的技術方案為：一種鈷或銅摻雜的水鈉錳礦催化劑，該催化劑由δ-MnO₂與Co或者Cu摻雜而構成，所述的Co或者Cu與Mn的摩爾比為0.01-0.25：1。

優選的，所述的Co或者Cu與Mn的摩爾比為0.05-0.2：1。