[发明专利]一种Ag/Mn2O3纳米线催化剂的熔融盐原位制备法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位制备Mn₂O₃纳米线负载Ag纳米粒子的熔融盐方法，具体地说涉及在NaNO₃和NaF熔融盐体系中原位制备Ag/Mn₂O₃纳米线的方法，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

现代工业的飞速发展不仅改善了我们生活，同时也给环境带来了严重污染。工业废气，如挥发性有机物(VOC)是造成大气污染的主要来源。催化燃烧法是消除VOC最常用的技术之一。借助催化作用，VOC可在较低温度(<500℃)下进行燃烧，其去除率通常高于95％。在催化燃烧中，催化剂的选择尤为关键。目前用于催化VOC燃烧的催化剂主要有负载型贵金属催化剂和金属氧化物催化剂。负载型贵金属催化剂对VOC氧化反应表现出较高的催化活性。在本发明中，我们尝试将Ag纳米颗粒高度担载至Mn₂O₃纳米线上，期望获得对VOC氧化反应具有更优催化性能的催化材料。熔融盐法是近年来发展起来的制备纳米材料的新方法。Sui等(N.Sui,et al.,J.Phys.Chem.C,2009,113:8560-8565)采用熔融盐法，以KNO₃/NaNO₃/LiNO₃为熔融盐体系，成功制备出α-MnO₂和β-MnO₂纳米线。Ji等(B.T.Ji,et al.,CrystEngComm,2010,12:3229-3234)采用熔融盐法，以NaNO₃/NaF为熔融盐体系，成功获得α-Mn₂O₃纳米线。值得指出的是，迄今为止，尚无采用熔融盐法原位制备出Mn₂O₃纳米线负载Ag纳米粒子(即Ag/Mn₂O₃纳米线)的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在NaNO₃和NaF熔融盐体系中原位制备Mn₂O₃纳米线负载Ag纳米粒子的熔融盐方法。

一种Ag/Mn₂O₃纳米线催化剂，其特征在于，Ag纳米粒子负载在Mn₂O₃纳米线上；优选Ag的负载量为0.05-5wt％。

一种原位制备Ag/Mn₂O₃纳米线的熔融盐法，其特征在于，将NaNO₃、NaF、MnSO₄和AgNO₃混合均匀后，转移至马弗炉内，以1℃/min的速率从室温升至420℃，保温2-7h，自然冷却至室温，经溶解、抽滤、洗涤、干燥后，即得Ag/Mn₂O₃纳米线，NaNO₃与NaF的质量比为49:1，(NaNO₃+NaF)与MnSO₄的质量比为30:1，根据Ag的负载量调节AgNO₃的用量。

优选NaNO₃、NaF、MnSO₄和AgNO₃混合：将AgNO₃溶液滴加到NaNO₃、NaF和MnSO₄混合物种混合均匀，然后干燥并进行球磨。或将NaNO₃、NaF、MnSO₄和AgNO₃直接混合后在球磨机中进行球磨。

本发明具有原料廉价易得，制备过程简单，产量较高和产物粒子形貌及晶体结构可控等特征。本发明制备得到的Ag/Mn₂O₃纳米线用于VOC氧化反应表现出优异的催化性能。

附图说明

图1为所制得的Mn₂O₃和xAg/Mn₂O₃(x＝0.05,0.25,0.5,1.0,5.0wt％)纳米材料样品的XRD谱图。其中曲线(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5催化剂样品的XRD谱图。