[發(fā)明專利]核殼結(jié)構(gòu)片狀二氧化錳包覆三氧化二錳復(fù)合材料及其制備方法及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN113941323A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莫德清;李武超;莫勝鵬;溫新穎;王曉嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/02;B01J37/10;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 唐智芳

本發(fā)明公開了一種核殼結(jié)構(gòu)片狀二氧化錳包覆三氧化二錳復(fù)合材料及其制備方法及應(yīng)用。所述復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：1)制備Mn₂O₃微球；2)制備復(fù)合材料：按1：0.5～2.0的質(zhì)量比稱取Mn₂O₃微球和高錳酸鉀置于水中，混合均勻后轉(zhuǎn)入高壓釜中，在加熱條件下保溫反應(yīng)，即得。所得復(fù)合材料呈核殼結(jié)構(gòu)，催化反應(yīng)活性和穩(wěn)定性高。在優(yōu)選的實(shí)施例中，140℃反應(yīng)條件下復(fù)合材料對丙酮去除率可達(dá)到100％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化降解揮發(fā)性有機(jī)物的催化劑，具體涉及一種核殼結(jié)構(gòu)片狀二氧化錳包覆三氧化二錳復(fù)合材料及其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著科技與工業(yè)的快速發(fā)展，揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)帶來的大氣環(huán)境問題也愈發(fā)嚴(yán)峻，對環(huán)境和人類健康造成眾多不良影響。如何合理解決VOCs的影響，在環(huán)保與健康意識普遍成型的今天，受到了人們的密切關(guān)注。目前，在已有的眾多處理技術(shù)中，催化氧化技術(shù)因其高效、無二次污染的特性成為了VOCs處理熱點(diǎn)。在催化轉(zhuǎn)化過程中，有機(jī)物首先被捕捉到催化劑表面，接著與活性氧物種發(fā)生反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為無害的CO₂和H₂O。因此構(gòu)建出活性高、穩(wěn)定好的催化材料是催化氧化技術(shù)應(yīng)用的核心。

金屬錳在地殼中儲量豐富、成本較低，且具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，作為催化材料在VOCs降解領(lǐng)域表現(xiàn)突出。錳具有多種氧化態(tài)，常以MnO₂、Mn₂O₃、Mn₃O₄等形式穩(wěn)定存在，并擁有豐富各異的形貌與晶型結(jié)構(gòu)。雖然這些錳氧化物催化材料因?yàn)樽陨淼奶卣鳎赩OCs降解的廣泛應(yīng)用中表現(xiàn)出了不錯的反應(yīng)活性，但也存在低溫反應(yīng)活性較差和穩(wěn)定性不佳等問題。如公布號為CN 105854871的發(fā)明公開了一種用于揮發(fā)性有機(jī)氣體VOCs催化凈化處理的催化劑的制備方法，該催化劑為具有試管刷形貌的α-MnO₂，其制備方法包括以下步驟：將MnCO₃與(NH₄)₂S₂O₈在硫酸溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，將得到的產(chǎn)物依次經(jīng)過洗滌與離心，得到固體產(chǎn)物，將所述固體產(chǎn)物進(jìn)行干燥，得到α-MnO₂。該發(fā)明所述方法制備的α-MnO₂可作為催化凈化VOCs的催化劑，通過在固定床反應(yīng)器內(nèi)評價其催化燃燒性能，以甲苯和空氣的混合氣體作為反應(yīng)氣體，催化劑試管刷狀α-MnO₂用量0.1g，甲苯的進(jìn)料濃度是4g/m³(4mg/L)，空速是10000h^-1，燃?xì)饬髁?0mL/min。采用氣相色譜儀在線分析，結(jié)果顯示反應(yīng)溫度為T10和T90分別是162℃和196℃，雖表現(xiàn)出一定的低溫活性，但還不夠理想。

期望通過構(gòu)建新型核殼結(jié)構(gòu)異質(zhì)界面來提高催化劑活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有優(yōu)良低溫反應(yīng)活性的核殼結(jié)構(gòu)片狀二氧化錳包覆三氧化二錳復(fù)合材料及其制備方法及應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種核殼結(jié)構(gòu)片狀二氧化錳包覆三氧化二錳復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)制備Mn₂O₃微球；

2)制備復(fù)合材料：按1：0.5～2.0的質(zhì)量比稱取Mn₂O₃微球和高錳酸鉀(KMnO₄)置于水中，混合均勻后轉(zhuǎn)入高壓釜中，在加熱條件下保溫反應(yīng)，即得到核殼結(jié)構(gòu)片狀二氧化錳包覆三氧化二錳復(fù)合材料。