[发明专利]一种高性能氧化锌/二氧化锰复合催化材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种在微波氧化和光催化条件下综合利用的通过煅烧方法制备氧化锌/二氧化锰复合材料的制备方法。在降解四环素的过程中，在模拟太阳光和光波协同条件下，新的复合光催化剂展现出比纯氧化锌、二氧化锰更高的催化活性。增强的光催化活性是由于二氧化锰有良好的光热转化能力。在模拟太阳光条件下，与ZnO相比，MnO₂的振动能级较低，更容易吸收光能。吸收的能量能够提高MnO₂本身的温度。在较高温度下，电子转移速率加快，电子空穴复合率降低。因此，光生载流子的分离效率提高了。在光波协同条件下，MnO₂不仅可以利用光能，而且可以吸收微波能量。复合材料的温度提高的提高更多，使得电子空穴的迁移速度更快。这些都有利于提高材料的光催化性能。更重要的是，这种制备方法提供了一种新的可以适应不同催化条件的催化剂的思路。

技术领域

本发明涉及一种氧化锌/二氧化锰复合催化材料的制备方法，尤其是利用煅烧方法制备可以适应不同催化条件氧化锌/二氧化锰复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

近年来，为了满足人们对高水平生活的需求，每年大量使用的染料、杀虫剂等有机物。这些有机物最终通过废水排入环境，污染环境的同时也对人类健康发出了巨大的挑战。

光催化是一种具有广阔应用前景的高效水处理方法。光催化的氧化还原反应在常温常压下就可以进行，反应过程操作简单，二次污染小，催化剂具有化学性质稳定，成本低，使用寿命长等优点。但也存在光生载流子易复合，量子效率低，催化速度相对较慢，降解时间长等问题，制约了光催化技术的实际应用。

微波氧化技术是一种新兴高级氧化技术，具有反应速度快、反应效率高、工艺操作简单、污染少等优点，在污水处理等领域有广泛的应用前景。

ZnO因其优异的性能而备受关注。ZnO来源广泛，廉价易得，光催化效果好,在水污染治理领域有广阔的应用前景。但同时也具有光生载流子易复合的问题，导致ZnO实际的光催化效率不能满足实际使用的要求。MnO₂具有很大的比表面积，有较强的吸附活性和良好的吸收微波的性能，被广泛用于催化领域。更重要的是MnO₂具有光热转换的性能。在光照条件下可以提高自身的温度.将光催化和微波氧化技术结合起来，利用光能和热能，能够实现室温下光波协同效应，加速光生载流子的迁移与分离效率，提高量子效率，提高有机污染物的降解速度，从而减少能耗，降低成本，避免二次污染，具有广阔的应用前景。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种利用煅烧方法制备高性能氧化锌/二氧化锰复合材料的方法，通过调节反应参数，得到复合材料。

本发明的一个目的在于提供一种高性能氧化锌/二氧化锰复合材料的制备方法。

本发明的高性能氧化锌/二氧化锰复合材料的制备方法，包括以下几个步骤：

1)MnO₂通过水热法制得，称取1mmol KMnO₄和1mmol NH₄Cl，溶解在50ml的蒸馏水中，充分溶解之后转移到水热釜中在140℃下反应24h。反应结束后自然冷却到室温，产物用蒸馏水和乙醇反复洗涤，干燥得到产物MnO₂。

2)称取步骤1)所得的MnO₂ 0.2g，依次加入一定量的碱式碳酸锌，在玛瑙研钵中将粉MnO₂和碱式碳酸锌研钵均匀后转入坩埚中，在马弗炉中以8℃/min程序升温到500℃，在500℃下反应240min，自然冷却到室温得到Zn-Mn复合催化材料。

在上述制备步骤中，所有试剂采用的都是试剂纯，没有其他处理。

在步骤2)中碱式碳酸锌和二氧化锰质量配比的范围为2：1到10:1。

本发明的优点