一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，制备方法为：在以高锰酸钾和锰盐为原料合成氧化锰的整个过程中，加入粉末状的锂盐和碳酸氢钠，并采用2

【技术实现步骤摘要】
一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于催化材料
，涉及一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]甲醛作为一种有毒气体深深影响着人们的身体健康，家庭装修引起的甲醛污染更是让人们苦不堪言。现有的甲醛去除技术多为活性炭吸附的方式，活性炭对大分子量气体的吸附能力较强，但对于小分子量的甲醛的吸附能力有限，且存在甲醛脱附造成二次污染的问题。
[0003]氧化锰作为一种高效催化材料在甲醛净化领域具有广泛的应用前景。氧化锰粉末的粒径大小、多孔结构及掺杂结构极大的影响其催化活性。现有的氧化锰制备技术主要通过化学合成方法，利用高锰酸钾和硫酸锰的合成反应制得，通常制备的粒径在30～1000nm，并且此种粒径大小的颗粒全部为实心结构，比表面积小(20～70g/m2)，此种粒径的氧化锰具有一定的催化性能，但离快速催化分解甲醛还有很大的提升空间，而实现快速催化分解甲醛将极大降低甲醛对人们身体健康的威胁。专利CN107537473A公开了一种室温催化氧化甲醛的纳米锰催化剂及其制备方法，其通过在氧化物载体上负载二氧化锰的方法来提升其催化效率，但由于其制备的还是普通的二氧化锰，实际催化甲醛效率仅为82％。
[0004]因此，研究一种能快速、高效催化分解甲醛的纳米氧化锰催化材料具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术中没有能快速、高效催化分解甲醛的材料的问题，提供一种能快速、高效催化分解甲醛的纳米氧化锰催化材料及其制备方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的方案如下：
[0007]一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，之所以选择在反应10～15min后快速释压是因为较早释压容易导致反应不完全，较晚释压，氧化锰颗粒已经较大，快速释压无法发挥作用；之所以选择反应高压而后释放到常压的方式是因为快速释压时水分闪蒸可使得制备的红石锰锂可以较小。
[0008]本专利技术的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法与现有技术的制备方法相比，主要区别如下：
[0009]1)增加了锂掺杂和碳酸氢钠制孔剂，现有的制备氧化锰的反应过程中没有同时加锂掺杂和碳酸氢钠制孔剂，本专利技术采用锂掺杂氧化锰可增强氧化锰的催化活性，而增加碳酸氢钠制孔剂制孔有利于提升氧化锰纳米颗粒的比表面积，增加其与气体的反应位点，从而使产品的催化性能大大提高；
[0010]2)采用短时间反应时高压，反应结束快速释放压力到常压的技术，现有反应都是在常压下进行，短时间反应后快速释压有利于迅速终止反应，阻止生成的氧化锰颗粒进一
步变大，这是因为反应过程中氧化锰粉体会随着反应的进行逐步长大，瞬间释压可使得水分闪蒸消失从而抑制反应的进行，阻止粉体的进一步长大，并且释压形成的强大压力差有利于形成粒径更小的氧化锰颗粒。快速释压后，在已形成的氧化锰粉末内部残留有大量碳酸钙分子，将其放到＞120℃环境下加热处理会形成多孔结构，提高了氧化锰的比表面积。
[0011]作为优选的方案：
[0012]如上所述的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，反应开始前，反应体系由高锰酸钾、锰盐、锂盐、碳酸氢钠及水组成。
[0013]如上所述的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，反应开始前，反应体系中高锰酸钾、锰盐、锂盐、碳酸氢钠及水的摩尔比为1:2～3：2～3:1～2：4～5，此范围为最适宜的摩尔比，比值过大过小都会导致反应不充分。
[0014]如上所述的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，锰盐为硫酸锰、氯化锰、草酸锰、碳酸锰和乙酸锰中的一种以上。
[0015]如上所述的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，具体过程为：具体过程为：先将反应体系在2-3倍大气压的密闭环境下，加热至80～100℃反应10～15min，此温度和时间范围为最佳反应条件，在此条件下制得的氧化锰颗粒粒径适中，温度过高或时间过长继续反应的粉体会在已生成的颗粒上方继续长大，然后快速释压到正常大气压下使反应液从出液口处雾化分离制得红石锰锂纳米晶石。
[0016]本专利技术还提供了采用如上任一项所述的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法制得的红石锰锂纳米晶石催化材料，其特征是：为多孔颗粒；多孔颗粒的材质为锂掺杂的氧化锰，平均粒径≤30nm，比表面积≥500g/m2，孔隙率≥50％，多孔的孔径≤5nm。现有技术制得的纳米氧化锰催化材料为实心颗粒，粒径范围为30～1000nm，比表面积为20～70g/m2，对比可以看出，本专利技术的催化材料具有更小的粒径，更大的比表面积，更多的孔隙，有利于充分吸收甲醛，增大甲醛分子与催化材料的接触机率，进而能发挥更加优良的催化甲醛分解作用。
[0017]作为优选的方案：
[0018]如上所述的红石锰锂纳米晶石催化材料，其特征在于，多孔颗粒的平均粒径为10～30nm，比表面积为500～900g/m2，孔隙率为50～80％，多孔的孔径为2～5nm。
[0019]如上所述的红石锰锂纳米晶石催化材料，其特征在于，采用红石锰锂纳米晶石催化材料分解甲醛20min后的净化效率为98～99.99％，现有技术氧化锰催化材料20min的净化效率在80％左右，净化效率是指一定时间内材料净化甲醛的速率，计算公式为：(初始甲醛浓度-最终甲醛浓度)/初始甲醛浓度*100％。
[0020]有益效果：
[0021](1)本专利技术的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，可以得到多孔结构的红石锰锂颗粒，且能有效控制红石锰锂颗粒的尺寸和比表面积；
[0022](2)采用本专利技术的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法制得的红石锰锂纳米催化材料，粒径较小，具有多孔结构，比表面积较大，能够快速、高效地催化甲醛分解。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本发
明而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0024]实施例1
[0025]一种纳米氧化锰催化材料的制备方法，基本步骤如下：
[0026](1)将摩尔比为1:2:2:1:4的高锰酸钾、硫酸锰、氯化锂、碳酸氢钠和水的反应体系加热至80℃反应15min，并伴以2倍大气压；
[0027](2)反应完成后快速释压到正常大气压，将收集到的颗粒放到130℃的烘箱中处理4个小时。
[0028]最终制得的红石锰锂纳米晶石催化材料为多孔锂掺杂氧化锰颗粒，平均粒径为22nm，比表面积为556g/m2，孔隙率为68％，多孔的孔径为3～5nm，采用纳米氧化锰催化材料分解甲醛20min后的净化效率为97.9％。
[0029]对比例1
[0030]一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，基本步骤与实施例1相同，不同之处在于步骤(1)和(2)未采用碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，其特征是：在以高锰酸钾和锰盐为原料合成氧化锰的整个过程中，加入粉末状的锂盐和碳酸氢钠，并采用2-3倍大气压的密闭环境下，并在反应10～15min后快速释压使得反应液从出液口处喷出制得红石锰锂纳米晶石，然后将制得的红石锰锂催化材料加热到120℃以上制得多孔红石锰锂纳米晶石。2.根据权利要求1所述的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，其特征在于，反应开始前，反应体系由高锰酸钾、锰盐、锂盐、碳酸氢钠及水组成。3.根据权利要求2所述的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，其特征在于，反应开始前，反应体系中高锰酸钾、锰盐、锂盐、碳酸氢钠及水的摩尔比为1:2～3：2～3:1～2：4～5。4.根据权利要求2所述的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，其特征在于，锰盐为硫酸锰、氯化锰、草酸锰、碳酸锰和乙酸锰中的一种以上。5.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴雷，周玉军，蒋攀，华婷，王鹏，
申请(专利权)人：深圳市洁净达医疗环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：