【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新材料，具体涉及一种锰基纤维催化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、对常见的纺织纤维（合成纤维和天然纤维）进行功能化，使之既保持纤维原有的特点和优点，又具有各种特殊的性能和用途，这一领域的研究近年来日益受到人们的关注。纺织纤维供应充足、品种繁多、价格适宜，是获取新材料的良好原料来源。化学改性是对纤维进行功能化的重要手段，通过纤维所带有的活性化学基团与某种分子或离子发生化学反应，或者通过超声、微波或者热辅助使其发生化学反应，使纤维具有新的表面化学特性，从而具有抗静电、吸水保湿、吸附分离、抗菌除臭、催化等新的功能。化学改性可采用不同的纤维作为原料，通过不同的处理方法和过程得以实现。目前负载金属氧化物催化剂大多以金属氧化物或分子筛等多孔物质作为基底，虽然以这些基底材料制备的催化剂具有优异的稳定性和分散性，但是其形态不易改变，在工业应用中填充困难、不易更换，且分子筛或金属氧化物基催化剂大部分活性位点位于颗粒内部，在实际反应过程中内部扩散过程对催化性能影响较大，同时反应生成的中间产物颗粒物易沉积在催化剂孔道中对其进行堵塞，从而导致催化剂活性降低。且研究表明，催化剂表面丰富的酸碱微环境对于提升催化剂的催化性能具有重要意义。尽管如此，由于有机聚合物纤维的参与，制备得到的催化剂活性位点或多或少地会被有机碎片或无活性组分覆盖，但却不能像无机载体一样进行高温氧化活化，致使制备得到的纤维表面活性位点较少且被有机碎片覆盖严重，导致其催化活性较同类的无机载体催化剂的催化性能显著降低。另外，文献“duan w, tang k, zhao
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题和不足，本专利技术的目的旨在提供一种锰基纤维催化材料及其制备方法和应用。
2、为实现专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术第一方面提供了一种锰基纤维催化材料的制备方法，该制备方法为：将聚合物纤维进行预氧化处理，得到预氧化聚合物纤维；采用高锰酸钾原位氧化法对所述预氧化聚合物纤维进行原位氧化，得到锰基聚合物纤维催化材料前体；采用臭氧气流对所述锰基聚合物纤维催化材料前体进行臭氧原位活化处理，即得锰基纤维催化材料。
4、根据上述的制备方法，优选地，所述臭氧原位活化处理的温度为110～130 ℃，时间为2～8 h。更加优选地，所述臭氧原位活化处理的温度为110～120 ℃，时间为2～6 h。
5、根据上述的制备方法，优选地，臭氧原位活化处理过程中所述臭氧气流中臭氧的浓度为10～40 mg/l。更加优选地，所述臭氧气流中臭氧的浓度为10～30 mg/l。
6、根据上述的制备方法，优选地，所述臭氧原位活化处理过程中臭氧气流的质量空速为240000～1200000 ml/(g·h)。更加优选地，所述臭氧原位活化处理过程中臭氧气流的质量空速为480000～1200000 ml/(g·h)。
7、根据上述的制备方法，优选地，采用高锰酸钾原位氧化法对所述预氧化聚合物纤维进行原位氧化的具体操作为：将所述预氧化聚合物纤维加入高锰酸钾溶液中进行氧化反应，反应结束后收集聚合物纤维，聚合物纤维经洗涤、干燥处理，得到锰基聚合物纤维催化材料前体。
8、根据上述的制备方法，优选地，所述高锰酸钾溶液的浓度为20～100 mmol/l，高锰酸钾溶液与预氧化聚合物纤维的液固比为（20～200）ml:1g（即每1g预氧化聚合物纤维加入20ml～200ml高锰酸钾溶液中进行预氧化反应）。
9、根据上述的制备方法，优选地，所述氧化反应的温度为10～40 ℃，所述氧化反应的时间为0.5～12 h。
10、根据上述的制备方法，优选地，所述预氧化处理具体为：将聚合物纤维在含氧气体中进行热处理。
11、根据上述的制备方法，优选地，所述热处理的温度为200～250 ℃，所述热处理的时间为0.5～4 h；所述含氧气体的流速为100～500 ml/min。
12、根据上述的制备方法，优选地，所述预氧化处理为：将聚合物纤维置于含氧气体中，升温至200～250℃，保温热处理为0.5～4 h。更加优选地，所述升温的升温速率为2-20℃/min。
13、根据上述的制备方法，优选地，所述聚合物纤维为腈纶纤维或改性腈纶纤维。
14、根据上述的制备方法，优选地，所述改性腈纶纤维为接枝有胺基基团的腈纶纤维，所述胺基基团是通过多胺基化合物与腈纶纤维中的-cn基团反应接枝在腈纶纤维上。
15、根据上述的制备方法，优选地，所述接枝有胺基基团的腈纶纤维的制备方法为：将腈纶纤维加入多胺基化合物溶液中进行溶胀处理，溶胀后在100～150 ℃反应1～12 h，反应结束后进行冷却、洗涤、烘干，得到接枝有胺基基团的腈纶纤维。更加优选地，所述溶胀处理温度为60～80 ℃，溶胀处理时间为4～12 h。
16、根据上述的制备方法，优选地，所述多胺基化合物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和多乙烯多胺中的一种或多种。
17、根据上述的制备方法，优选地，所述多胺基化合物溶液的用量为：每1g腈纶纤维加入20ml～200ml多胺基化合物溶液中进行溶胀处理，所述多胺基化合物溶液中多胺基化合物的质量分数为5～100%。
18、根据上述的制备方法，优选地，所述多胺基化合物溶液的溶剂为水、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的至少一种。
19、根据上述的制备方法，优选地，所述胺基基团包括伯胺基或/和仲胺基。更加优选地，所述氮杂环由氰基、羰基和胺基中的一种或多种环化后产生。
20、本专利技术第二方面提供了一种利用上述第一方面所述制备方法制备的锰基纤维催化材料。
21、根据上述的锰基纤维催化材料，优选地，所述锰基纤维催化材料的形态为纤维状、毛线状、针刺布状、针织布状中的一种或多种。
22、本专利技术第三方面提供了上述第二方面所述锰基纤维催化材料在催化剂中的应用。
23、根据上述的应用，优选地，所述催化剂包括臭氧氧化过程中的催化剂；更加优选地，所述臭氧氧化包括臭氧氧化降解气相中的苯系物；所述苯系物包括甲苯和/或苯；所述降解的温度为70～110 ℃。
24、与现有技术相比，本专利技术取得的积极有益效果如下：
25、（1）由于有机聚合物纤维的参与，制备得到的催化剂活性位点或多或少地会被有机碎片或无活性组分覆盖，但却不能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锰基纤维催化材料的制备方法，其特征在于，将聚合物纤维进行预氧化处理，得到预氧化聚合物纤维；采用高锰酸钾原位氧化法对所述预氧化聚合物纤维进行原位氧化，得到锰基聚合物纤维催化材料前体；采用臭氧气流对所述锰基聚合物纤维催化材料前体进行臭氧原位活化处理，即得锰基纤维催化材料。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述臭氧原位活化处理的温度为110～130℃，时间为2～8h；所述臭氧气流中臭氧的浓度为10～40mg/L，所述臭氧原位活化处理过程中臭氧气流的质量空速为240000～1200000 mL/(g·h)。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，采用高锰酸钾原位氧化法对所述预氧化聚合物纤维进行原位氧化的具体操作为：将所述预氧化聚合物纤维加入高锰酸钾溶液中进行氧化反应，反应结束后收集聚合物纤维，聚合物纤维经洗涤、干燥处理，得到锰基聚合物纤维催化材料前体。
4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高锰酸钾溶液的浓度为20～100mmol/L，高锰酸钾溶液与预氧化聚合物纤维的液固比为（20～200）mL:1g，所述
5. 根据权利要求1-4任一所述的制备方法，其特征在于，所述预氧化处理具体为：将聚合物纤维在含氧气体中进行热处理；所述热处理的温度为200～250 ℃，所述热处理的时间为0.5～4 h；所述含氧气体的流速为100～500 mL/min。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物纤维为腈纶纤维或改性腈纶纤维；所述改性腈纶纤维为接枝有胺基基团的腈纶纤维，所述胺基基团是通过多胺基化合物与腈纶纤维中的-CN基团反应接枝在腈纶纤维上。
7.一种利用权利要求1-6任一所述制备方法制备的锰基纤维催化材料。
8.根据权利要求7所述的锰基纤维催化材料，其特征在于，所述锰基纤维催化材料的形态为纤维状、毛线状、针刺布状、针织布状中的一种或多种。
9.权利要求7或8所述锰基纤维催化材料在催化剂中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述催化剂为包括臭氧氧化过程中的催化剂；所述臭氧氧化包括臭氧氧化降解气相中的苯系物；所述苯系物包括甲苯和/或苯；所述降解的温度为70～110℃。
...【技术特征摘要】
1.一种锰基纤维催化材料的制备方法，其特征在于，将聚合物纤维进行预氧化处理，得到预氧化聚合物纤维；采用高锰酸钾原位氧化法对所述预氧化聚合物纤维进行原位氧化，得到锰基聚合物纤维催化材料前体；采用臭氧气流对所述锰基聚合物纤维催化材料前体进行臭氧原位活化处理，即得锰基纤维催化材料。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述臭氧原位活化处理的温度为110～130℃，时间为2～8h；所述臭氧气流中臭氧的浓度为10～40mg/l，所述臭氧原位活化处理过程中臭氧气流的质量空速为240000～1200000 ml/(g·h)。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，采用高锰酸钾原位氧化法对所述预氧化聚合物纤维进行原位氧化的具体操作为：将所述预氧化聚合物纤维加入高锰酸钾溶液中进行氧化反应，反应结束后收集聚合物纤维，聚合物纤维经洗涤、干燥处理，得到锰基聚合物纤维催化材料前体。
4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高锰酸钾溶液的浓度为20～100mmol/l，高锰酸钾溶液与预氧化聚合物纤维的液固比为（20～200）ml:1g，所述氧化反应的温度为10～...
【专利技术属性】
技术研发人员：段文杰，田振邦，赵亮，汤克勇，王静，许欣欣，段新华，常丽，李勇，韩洛利，邱胜豪，黄伟庆，黄做华，贾俊俊，王俊，寇丽栋，
申请(专利权)人：河南省科学院化学研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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