【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境催化净化，具体涉及一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂及制备方法和应用。
技术介绍
1、大气环境污染是我国目前面临最突出和民众最关注的环境问题之一。当前全国pm2.5和o3为特征污染物的大气复合污染形势依然严峻。挥发性有机物（vocs）是我国大气污染物的重要组成部分，甲苯等苯系挥发性有机物，不仅危害中枢神经系统和具有强致畸、致癌和致突变作用，而且还与大气光化学烟雾、气溶胶的形成有着密切联系，生成毒性更强的光化学烟雾，对人体健康和环境有极大的危害作用，对源头vocs的防控和治理，事关pm2.5和o3的污染控制。在各类vocs消除技术中，催化氧化技术能在远低于直接燃烧温度条件下将vocs转化为无毒或环境危害小的co2和h2o，具有净化效率高、无二次污染、能耗低等特点从而倍受研究者的关注。贵金属催化剂是目前较为常用的高效氧化热催化剂，但其高昂的经济成本和资源稀缺的属性迫使去研究和开发低廉易得、高活性的过渡金属催化剂以替代贵金属催化剂。
2、mno2价格低廉、资源丰富、环境友好以及独特的物理化学性质，如特殊的孔道结构、高的比表面积和孔隙率、多价态、优异的储/放氧能力，已成为催化燃烧催化剂的重要候选材料。但在已有的报道中，与贵金属催化剂相比，mno2催化剂依然存在低温活性差，活性稳定性不好且缺乏活性位点等。为了解决此类问题，主要通过调控表面积和形貌、晶型、晶面和复合体系等改性方法等对mno2催化剂进行性能优化。但针对mno2的改性策略往往成本高昂、步骤繁琐、不利于大规模工业应用生产。
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂及制备方法和应用，以克服现有技术制备的二氧化锰低温活性差，活性稳定性不好且活性表面少，性能优化的成本高昂，步骤繁琐和不适用于大规模工业生产等问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，具体包括如下步骤：
4、步骤1：将高锰酸钾和硝酸铜溶解于去离子水中并超声处理，得到a溶液；
5、步骤2：将草酸溶解于去离子水中，得到b溶液；
6、步骤3：在搅拌下将b溶液逐滴滴加到a溶液中，得到混合溶液；
7、步骤4：将混合溶液水浴加热搅拌，得到沉淀物；
8、步骤5：对沉淀物洗涤离心后干燥，在空气氛围下煅烧烧，得到富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂。
9、优选地，高锰酸钾和硝酸铜的摩尔比为1：（0.03~0.2）。
10、优选地，高锰酸钾和硝酸铜溶解于去离子水中并超声处理时间为10~30min。
11、优选地，高锰酸钾与草酸的摩尔比为1：1.8。
12、优选地，将混合溶液在50~80 °c水浴条件下搅拌5~7 h。
13、优选地，对沉淀物进行洗涤离心后在90~110 °c下干燥8~12 h，在空气氛围下，以5~10 °c/min升温速度升至300~600 °c煅烧2~5 h。
14、优选地，所述富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰具有氧缺陷和铜物种共修饰。
15、本专利技术还提供了一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂的应用，上述制备方法制备的富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂用于热催化剂。
16、优选的，所述富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂用于催化氧化降解甲苯。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
18、1.本专利技术对制备方法进行了改进，使制备得到的富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰具有了巨大的比表面积，在氧缺陷和cu物种的协同作用下，增强了催化剂对氧气和甲苯的吸附，加速了表面活性氧物种的生成，提高了表面活性中心位点数量，对甲苯等空气中的挥发性有机物催化氧化降解性能优异，在220 °c反应条件下空气中ppb级甲苯降解接近100%，在环境污染控制领域具有广阔的应用前景。
19、2.与原始mno2相比，富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰对甲苯催化氧化的 t90（甲苯转化率为90%时，所需的反应温度）向低温方向偏移83 °c；与商用贵金属催化剂pt/al2o3，富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰对甲苯的 t90向低温方向偏移24 °c。
20、3.本专利技术所述制备方法操作流程简单、反应条件温和，设备要求低，且得到的富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰具有优异的催化稳定性能和耐水性能，具有工业化应用前景。
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1.一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，其特征在于，高锰酸钾和硝酸铜的摩尔比为1：（0.03~0.2）。
3.根据权利要求1所述的一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，其特征在于，高锰酸钾和硝酸铜溶解于去离子水中并超声处理时间为10~30 min。
4.根据权利要求1所述的一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，其特征在于，高锰酸钾与草酸的摩尔比为1：1.8。
5.根据权利要求1所述的一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，其特征在于，将混合溶液在50~80 °C水浴条件下搅拌5~7 h。
6.根据权利要求1所述的一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，其特征在于，对沉淀物进行洗涤离心后在90~110 °C下干燥8~12 h，在空气氛围下，以5~10 °C/min升温速度升至300~600 °C煅烧2~5 h。
7.一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂的应用，其特征在于，权利要求1~6任
8.根据权利要求7所述的富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂用于催化氧化降解甲苯。
...【技术特征摘要】
1.一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，其特征在于，高锰酸钾和硝酸铜的摩尔比为1：（0.03~0.2）。
3.根据权利要求1所述的一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，其特征在于，高锰酸钾和硝酸铜溶解于去离子水中并超声处理时间为10~30 min。
4.根据权利要求1所述的一种富氧缺陷的铜掺杂二氧化锰催化剂制备方法，其特征在于，高锰酸钾与草酸的摩尔比为1：1.8。
5.根据权利要求1所述的一种富氧缺陷的铜掺杂...
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