一种用于空气污染物常温净化的锰复合银中空催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及复合催化材料技术领域，尤其涉及一种用于空气污染物常温净化的锰复合银中空催化剂的制备方法，包括：常温下向含锰溶液中鼓入一定量的氨气和一定量的二氧化碳，持续一段时间；再向上述混合溶中通过一定量的臭氧气体，反应一定时间后，将所得固体样品分散到稀酸溶液中，随后向上述混合液中添加一定量双氧水和银离子溶液反应一定时间，过滤干燥所得固体样品，获得用于常温空气净化的锰复合银中空催化剂。本发明专利技术通过氨气、二氧化碳、臭氧对锰离子溶液曝气原位形成锰氧化物，利用稀酸移除锰氧化物内部碳酸盐成份，以双氧水原位在锰氧化物表层植入银等策略制备用常温催化净化甲醛等污染物的锰复合银中空催化剂的技术，节约催化剂的制备成本。催化剂的制备成本。催化剂的制备成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于空气污染物常温净化的锰复合银中空催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及复合催化材料
，尤其涉及一种用于空气污染物常温净化的锰复合银中空催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]锰氧化物是一种重要的过渡金属氧化物，具有多种晶型和优异的物理化学性能，广泛应用于储能电极、电致变色器件、催化剂、生物传感器等领域。其中，锰氧化物作为一种高效的催化剂，能够催化分解空气中的有机污染物，如甲醛、苯、甲苯等，从而净化空气质量。然而，纯锰氧化物的催化活性受限于其低电导率、高电荷转移阻抗和易失活等缺点。为了提高锰氧化物的催化性能，通常采用掺杂或复合的方法改善其结构和电子特性。其中，银(Ag)是一种常用的掺杂或复合元素，能够增强锰氧化物的电子传输能力和表面活性位点数量，从而提高其催化效率和稳定性。
[0003]目前，制备锰基复合氧化物催化剂的方法主要有液相共沉淀法、低温固相法、热分解法、水热合成法和溶胶
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凝胶法等。这些方法虽然能够制备出不同形貌和结构的银锰复合催化剂，但也存在一些缺点，如反应条件苛刻、反应时间长、成本高、产率低、复合程度不均匀等。因此，开发一种简单、快速、低成本、高效率的制备银锰复合催化剂的新方法是非常必要和有意义的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于空气污染物常温净化的锰复合银中空催化剂的制备方法，其制备得到的锰复合银中空催化剂具有优异的催化性能和稳定性，能够有效地催化分解空气中甲醛等污染物。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种用于空气污染物常温净化的锰复合银中空催化剂的制备方法，具体步骤如下：
[0007]S1、常温下分别以某一个气量和速率比向一定浓度的锰离子溶液中鼓入氨气和二氧化碳，混合通气一段时间；使锰溶液中形成锰碳酸盐沉淀；
[0008]S2、以一定速率向上述S1混合溶中通入一定量的臭氧，反应一定时间；使锰碳酸盐部分转变为锰氧化物；
[0009]S3、对S2混合液进行抽滤获取滤饼，随后将滤饼添加到稀酸溶液中，持续搅拌一段时间形成混浊液；使锰氧化物内部形成中空结构；
[0010]S4、随后向S3混浊液中添加一定浓度的银离子溶液，继续搅拌一段时间；
[0011]S5、持续搅拌条件下向S4的混合液中添加一定量的双氧水；
[0012]S6、待S5中混合液持续搅拌一段时间后，进行过滤和干燥滤饼，即可获得用于常温空气净化的锰复合银中空催化剂。
[0013]优选地，在步骤S1中，锰离子溶液的浓度为0.1～10mol/L。
[0014]优选地，在步骤S1中，氨气和二氧化碳气体的气量均为1～200mL/min，浓度均为100～1000mg/L，氨气/二氧化碳气体的速率比为(1～100):(100～1)，混合通气时间为10～120min。
[0015]优选地，在步骤S2中，通入臭氧气量为10～100mL/min，臭氧浓度为20～100mg/L，通气时间为10～120min。
[0016]优选地，在步骤S3中，稀酸溶液为硝酸、硫酸、盐酸或醋酸中的任意一种，稀酸浓度为1～6mol/L，搅拌时间为20～60min。
[0017]优选地，在步骤S4中，添加的银离子溶液浓度为0.1～2mol/L，混合液搅拌时间为20～60min。
[0018]优选地，在步骤S5中，添加的双氧水浓度为5％～30％，添加量为0.01～0.1mL。
[0019]优选地，在步骤S6中，混合液的搅拌时间为30～120min；干燥温度和时间分别为40～120℃和2～12h。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]1、本专利技术利用常温下廉价锰溶液作为原料，无需高温或高压条件，操作简单方便。
[0022]2、本专利技术利用氨气、二氧化碳和臭氧气体作为锰离子的沉淀剂和氧化剂，既能够实现锰离子向碳酸盐沉淀向转变，又能够实现碳酸盐表层原位生长锰氧化物，降低了生产成本。
[0023]3、本专利技术利用稀酸溶液作为蚀刻剂，既能够实现核内锰碳酸盐沉淀溶解，又能够实现锰氧化物内部中空结构的形成，增加了比表面积和活性位点。
[0024]4、本专利技术利用双氧水和银离子溶液作为后处理剂，能够实现银在锰氧化物内外表面原位植入，增强银与锰氧化物表层的结合力。
[0025]5、本专利技术制备得到的锰复合银中空催化剂具有优异的催化性能和稳定性，能够有效地催化分解空气中甲醛等污染物。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1所得锰复合银中空催化剂的XRD图；
[0027]图2为本专利技术实施例1所得锰复合银中空催化剂的TEM图；
[0028]图3为本专利技术实施例1所得锰复合银中空催化剂的SEM图；
[0029]图4为本专利技术实施例1～4和对照例的性能对比图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本专利技术的优点和特征，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚的界定。本专利技术所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]实施例1：
[0032]一种用于空气污染物常温净化的锰复合银中空催化剂的制备方法，具体步骤如
下：
[0033]S1、常温下分别以200mL/min的气量和1:1的速率比向10mol/L的锰离子溶液中鼓入氨气和二氧化碳，混合通气120min；
[0034]S2、以100mL/min的速率向上述S1混合溶中通过20mg/L的臭氧，气量为50mL/min，反应120min；
[0035]S3、对S2混合液进行抽滤获取滤饼，随后将滤饼添加到1mol/L的醋酸溶液中，持续搅拌20min形成混浊液；
[0036]S4、随后向S3混浊液中添加2mol/L的银离子溶液，继续搅拌20min；
[0037]S5、持续搅拌条件下向S4的混合液中添加5％的双氧水，添加量为0.1mL；
[0038]S6、待S5中混合液持续搅拌30min后，进行过滤和干燥滤饼，干燥温度和时间分别为80℃和8h，即可获得用于常温空气净化的锰复合银中空催化剂，记作Ag/MnO
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1。
[0039]从图1中可以看出，当前方法所制备的材料的XRD图中出现了MnO
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和Ag的特征峰，说明成功形成了Ag/MnOx复合晶体结构。而从图2和图3中则可以看出，所制备的锰复合银催化剂内部呈现空缺形貌，表明此方法获得的催化剂的确为中空的形貌结构。
[0040]此外，将所得Ag/MnO
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1锰复合银中空催化剂用于甲醛催化净化实验，如图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于空气污染物常温净化的锰复合银中空催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、常温下分别以某一个气量和速率比向一定浓度的锰离子溶液中鼓入氨气和二氧化碳，混合通气一段时间；S2、以一定速率向上述S1混合溶中通入一定量的臭氧，反应一定时间；S3、对S2混合液进行抽滤获取滤饼，随后将滤饼添加到稀酸溶液中，持续搅拌一段时间形成混浊液；S4、随后向S3混浊液中添加一定浓度的银离子溶液，继续搅拌一段时间；S5、持续搅拌条件下向S4的混合液中添加一定量的双氧水；S6、待S5中混合液持续搅拌一段时间后，进行过滤和干燥滤饼，即可获得用于常温空气净化的锰复合银中空催化剂。2.根据权利要求1所述的一种用于空气污染物常温净化的锰复合银中空催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，锰离子溶液的浓度为0.1～10mol/L。3.根据权利要求1所述的一种用于空气污染物常温净化的锰复合银中空催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，氨气和二氧化碳气体的气量均为1～200mL/min，浓度均为100～1000mg/L，氨气/二氧化碳气体的速率比为(1～100):(100～1)，混合通气时间为10～...

【专利技术属性】
技术研发人员：张富杰，刘立忠，刘敬印，殷康，沈浩楠，黄嘉淇，韦佳鑫，程国霞，姜中耀，付巧梅，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：