[发明专利]一种铜锰尖晶石氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种铜锰尖晶石氧化物及其制备方法和应用，所述铜锰尖晶石氧化物的化学式为Cu_xMn_3‑xO₄，0<x<3，其特征在于，所述制备方法包括：将铜基原料和锰基原料分散于水中得到水溶液，并调节所述水溶液为碱性，得到混合液；将所得混合液在180～360℃下水热反应2～16小时；反应结束后，分离出固体、洗涤、干燥，得到铜锰尖晶石氧化物。

技术领域

本发明属于无机功能材料技术领域，具体涉及一种用于CH₂O低温氧化消除的铜锰尖晶石氧化物纳米催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，室内装修的不断发展而导致的室内环境污染问题越来越严重，国际上也将室内空气污染列入对公众健康影响最大的五个环境因素之一。其中，甲醛是最常见的室内污染物，甲醛在我国毒化学品名单上高居第二位，并且已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸性物质，属于Ⅰ类致癌物。在建筑装修中，一些人造板需要使用以甲醛为主要成分的脲醛树脂作为粘胶剂，而这些人造板中未参与反应的游离甲醛会逐渐向周围环境释放甲醛，释放周期较长，且甲醛具有污染范围广、持续时间长等特点，直接危害居住者的健康，是室内甲醛污染的主要来源。根据我国颁布的《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)规定，室内空气中甲醛卫生标准(最高允许浓度)为0.08mg/m³，基于目前无法有效的找到脲醛树脂的替代品作为粘胶剂，如何在室温的环境下高效的去除甲醛成为了当今社会的研究热点。

目前使用最多的催化剂是催化活性高、无二次污染且使用寿命长的贵金属催化剂(如Pt、Au、Ag、Pd等)，贵金属催化剂在氧化甲醛上具有良好的低温催化活性，但在 500-900℃时，贵金属催化剂具有较差的热稳定性，在此温度下，催化剂容易烧结，导致表面积减少，进而使贵金属催化剂催化活性降低，且贵金属资源稀缺、价格昂贵，在使用过程中空气中少量的硫、氮氧化物易使其中毒失活，这些不足大大限制了它们在实际中的广泛应用。因此，开发出经济实用且能高效催化氧化CH₂O的非贵金属催化剂成为了当今研究的热点。

近年来，过渡金属氧化物(如Mn、Cu、Ni、Co等)和过渡金属复合氧化物(如Cu _xMn_3-xO₄、Fe_xMn_3-xO₄、Ni_xFe_3-xO₄、Mn_xCo_3-xO₄等，0<x<3)报道很多。其中，铜锰氧化物 Cu_xMn_3-xO₄由于其廉价易得、有较高的催化活性、耐高温且抗硫耐毒性强等特点而受到广泛的关注和研究，被认为是替代贵金属催化剂的主要选择之一。但是目前存在的主要问题是：采用传统浸渍法和共沉淀法制备的铜锰复合氧化物很难保证多组分的充分混合，除了铜锰氧化物Cu_xMn_3-xO₄相外，容易生成CuO或MnOx晶相，严重影响催化剂的活性和稳定性；采用溶胶-凝胶技术能够获得单一的铜锰氧化物Cu_xMn_3-xO₄相，但制备过程繁琐，不利于大规模的工业生产；此外，无论传统浸渍法和共沉淀法，还是溶胶-凝胶技术，均需要高温退火才能获得所需物相。

发明内容

面对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种制备条件温和、制备工艺简单、操作方便可行、能实现大规模工业化生产和重复性好的用于CH₂O低温氧化消除的铜锰尖晶石氧化物催化剂的制备方法以及由该制备方法制备的铜锰尖晶石氧化物催化剂及其应用。