[发明专利]一种硫掺杂的氧化锰八面体分子筛的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫掺杂的氧化锰八面体分子筛的制备方法及其应用，属于纳米材料和环境化学领域。

背景技术

二氧化锰的晶型较多，包括α，β，γ，δ等多种晶型，从结构上看，又可分为一维隧道状，二维层状结构等诸多形式。氧化锰八面体分子筛（OMS-2）是具有2×2隧道状结构（0.46×0.46 nm）的氧化锰，其基本分子式可写成KMn₈O₁₆，MnO₂具有丰富的孔结构、优良的热稳定性、离子可交换性及富有晶格氧等优点，显示出优异的导电、磁性、离子交换、选择性吸附、催化等性能。用于掺杂改性OMS-2材料的元素，已经报道的有Fe，Co，Ni，Cu, Ce, Cr, Ti，Mo，Pd，Zr，Pt，Ag（化学通报 (2011) 291-297；材料导报18（6）（2004）43-46）等，但采用非金属元素S掺杂OMS-2材料的报道还较少见到。

研究表明，二氧化锰是降解有机污染物最有效的过渡金属氧化物之一，对于气相VOCs，水体中的有机染料如苯酚，印染废水，水体中的重金属离子如Cd，Pb，As，Hg等都具有优异的消除性能（环境保护，414（2009）75-78；中国专利CN201010230006.X；中国专利CN201210075132.1；中国专利CN 201110098814.X；中国专利CN201110455794.7）。同样，作为二氧化锰的常见晶型之一，OMS-2由于具有丰富的孔道结构，并且其中的Mn具有+3和+4不同的氧化态，因此亦可以用于有机污染废水的净化处理，通过制备方法的改善或者掺杂不同的元素，其降解性能可以得到极大提高。在本专利中，我们采用一步合成了S掺杂的氧化锰八面体分子筛材料，并将之用作有机染料废水的降解处理。

发明内容

 本发明涉及一种非金属掺杂的氧化锰八面体分子筛的制备方法及其作为降解有机染料废水的应用。

本发明提供的一种硫掺杂的氧化锰八面体分子筛的制备方法，有如下步骤：将强氧化剂配置成0.3mol/L的溶液，而后与单质硫按照计量摩尔比混合，加入酸调节溶液pH值至1~2，在70~150℃温度下反应6~48 h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到硫掺杂的氧化锰八面体分子筛。

所述的强氧化剂为高锰酸根离子、过硫酸根离子、氯酸根离子或者重铬酸根离子的钾盐、钠盐或者铵盐。

所述的强氧化剂与单质硫的摩尔比在1~3:1之间；

所述的酸为浓硫酸、浓硝酸或者浓盐酸；

本发明还提供一种硫掺杂的氧化锰八面体分子筛催化剂作为降解有机染料废水的应用。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种硫掺杂的氧化锰八面体分子筛的制备方法，具有制备简单，控制方便，产量大，易于工业化等优点。制备的硫掺杂氧化锰八面体分子筛材料可用于有机染料废水的降解净化处理，表现出良好的降解性能。

附图说明

图1 本发明制备的硫掺杂氧化锰八面体分子筛的XRD图。

图2 本发明制备的硫掺杂氧化锰八面体分子筛的SEM图。

图3本发明制备的硫掺杂氧化锰八面体分子筛EDX图。

图4 本发明制备的硫掺杂的氧化锰八面体分子筛的降解有机染料甲基橙的催化性能。

具体实施方式

实施例1：

将高锰酸钾配置成0.3mol/L的溶液，而后与单质硫按照1:1的摩尔比混合，加入浓硫酸调节溶液pH值至1~2，在70 ℃下反应48 h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到硫掺杂的氧化锰八面体分子筛。

实施例2：

将高锰酸钾配置成0.3mol/L的溶液，而后与单质硫按照2:1的摩尔比混合，加入浓硫酸调节溶液pH值至1~2，在150 ℃下反应6 h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到硫掺杂的氧化锰八面体分子筛。

实施例3：

将高锰酸钾配置成0.3mol/L的溶液，而后与单质硫按照3:1的摩尔比混合，加入浓盐酸调节溶液pH值至1~2，在100 ℃下反应24 h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到硫掺杂的氧化锰八面体分子筛。

实施例4：

将过硫酸铵配置成0.3mol/L的溶液，而后与单质硫按照2:1的摩尔比混合，加入浓硝酸酸调节溶液pH值至1~2，在120 ℃下反应24 h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到硫掺杂的氧化锰八面体分子筛。

实施例5：