[發明專利]一種納米MnO2

在審

• 申請號: 202110425053.8
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113198461A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 郭亞平
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/02;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/72
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務所(普通合伙) 31293
• 代理人: 吳瑾瑜

本發明涉及一種MnO₂/PTFE基空氣污染物降解催化劑及其制備方法和應用，該材料由PTFE和納米材料MnO₂組成，納米MnO₂均勻附著在PTFE上。制備方法包括：(1)PTFE在高錳酸鉀溶液中靜置2?6h，瀝干；(2)再于可溶性二價錳鹽溶液中陳化8?48h；(3)取出洗滌烘干后在180?300℃下煅燒3?6h。本發明方法簡單，對環境友好，合成的復合材料由于使用PTFE作為載體，具有較大的比表面積，增加了材料本身對氣體污染物的吸附能力，進而提高了復合材料在氣體污染物去除工藝中的催化降解能力；并且具有較好的柔韌性能，易于回收，在吸附?催化空氣污染物催化劑的領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域、非金屬材料領域、氣體污染物降解領域，具體為一種納米MnO₂/PTFE復合材料的其制備方法及其應用。

背景技術

近年來空氣污染嚴重，對人類生活和發展造成了巨大的影響，眾多大型工程局限于污染物廢氣的排放，同時廢氣污染的危害程度大并且難以治理因而成為了環境保護的重中之重。事實上，人類無時無刻在排放各種污染廢氣，汽車尾氣，化工行業，醫藥行業，生活油煙等等，都會逐漸堆積從而對人類生活產生質的影響和阻礙。排除的廢氣不處理會對環境產生巨大的危害，如果廢氣直接進入大氣，容易引發酸雨，破壞臭氧層，加劇溫室效應等等問題。目前，針對廢氣污染使用的處理方法主要有吸附，化學處理，催化氧化，和光催化降解等方法。其中吸附、催化氧化是較常用的方法。通過吸附能夠快速去除污染物，但容易達到飽和吸附而造成催化劑失活，同時通過脫附再生吸附劑容易產生廢氣從而造成二次污染。生物處理相結合的技術在處理水體污染上雖有較好的效果，但是費時費力，投資較大。而熱催化技術是一種環境友好的綠色技術。在提供熱能量后材料產生氧化性很強的活性物種，這些活性物種可與大多數氣體污染物分子發生氧化還原反應,使之徹底礦化為二氧化碳、水等。與傳統污染物治理方法相比，光催化技術具有(1)去除率高，無再生污染；(2)不需要添加其余的化學藥劑；(3)只需要消耗熱量就可以對污染物進行降解。(4)催化劑自身再生效果好。

MnO₂被認為是一種有效的，綠色的有前景的熱催化劑，具有高效的熱催化活性。這種材料可以在提供熱量后產生電子和空穴，和空氣中的廢氣產生反應，將其中的有機物，氮氧化物等分解為水、二氧化碳等無機物，并且不會產生其他有毒有害物質。MnO₂納米粒子近年來備受科研工作者的關注，具有半徑較小、化學穩定性高、催化效果好等優點。作為一種熱催化材料，MnO₂可直接用作各種工廠廢氣處理例如脫硫塔中的催化劑。但是現有MnO₂材料自身的特性和回收問題制約著它的大規模商業生產。主要問題表現在：第一，質量較輕，在空速較大的情況下催化劑本身質量損失較為嚴重，導致循環效果不理想；第二，回收利用較為復雜，單純的MnO₂粉末在回收利用過程中往往因為粉末狀態而需要特定回收裝置，從而產生額外的生產成本；第三，吸附效果較差，在實際應用中，容易因為氣體流量大，難以吸附，導致催化效率不足以在短時間內降解廢氣，從而使廢氣排放至大氣中。

為了完善MnO₂在工藝上的缺陷，研究者采用了載體負載的方式制備了納米MnO₂/PTFE復合材料來改善材料的催化性能、吸附性能以及柔韌性能。通過將吸附技術和熱催化技術結合利用，大幅提高MnO₂的實際應用效果?；诖?，本發明制備出一種納米MnO₂/PTFE復合材料，此材料具備較高的吸附-催化性能，并且該材料對環境較友好，可多次循環利用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種比表面積較大、吸附性能良好，具有較高熱催化活性的納米MnO₂/PTFE復合材料及其制備方法，應用于去除氣體污染物。

本發明還提供了一種納米MnO₂/PTFE復合材料在熱催化降解廢氣中污染物方面的應用。

本發明的技術方案如下：