[发明专利]一种石墨烯-片状二氧化锰的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯‑片状二氧化锰的制备方法，包括如下步骤：(1)将高锰酸钾分散到水中，搅拌至无颗粒存在；(2)将硫酸锰加入到高锰酸钾水溶液中，继续搅拌0.5‑2h；(3)将氧化石墨烯粉末加入到水中，超声分散，得到氧化石墨烯水溶液；(4)将氧化石墨烯水溶液加入到高锰酸钾和硫酸锰混合溶液中并充分搅拌，并把混合溶液转移到水热反应釜中，120‑180℃反应2‑24h；(5)过滤，分别用去离子水和乙醇洗涤，50‑100℃烘干，得到石墨烯‑片状二氧化锰。本发明中石墨烯的添加增加了二氧化锰的导电性，并且能有效控制二氧化锰的晶型转变。

技术领域

本发明涉及石墨烯二氧化锰复合材料制备技术领域，特别涉及一种石墨烯-片状二氧化锰的制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，居住条件的不断改善，各种新型建筑装饰材料被用于室内保温、装饰和修饰，导致室内环境污染日益严重，危害人类健康。甲醛是一种无色气体，是最主要的污染物。可以通过金属氧化物催化的方法对甲醛进行氧化。

二氧化锰是一种两性过渡金属氧化物，在工业生产和环境治理中有着广泛的应用。二氧化锰作为一种重要的无机功能材料，在催化和电极材料等领域中已得到广泛的应用。二氧化锰纳米微粒具有很多独特的性能，如尺寸小、表面积大、表面的键态和电子态与颗粒内部不同、表面原子配位不全，导致表面活性位置增加，随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凹凸不平的原子台阶，增加了化学反应的接触面。

二氧化锰有着较为复杂的晶型结构，如α、β、γ等五种主晶及30余种次晶，晶型间容易相互转化，且不同晶型甲醛转化率也各不相同。例如，中国专利公开号CN105013322A，公开日2015年11月4日，发明创造的名称为一种锰氧化物催化剂用于催化氧化甲醛的用途，该申请案提供了一种锰氧化物催化剂催化氧化甲醛的方法，采用δ晶型二氧化锰作为催化剂氧化甲醛，50℃下转化率可达37％，80℃下完全转化。但是，甲醛释放是一个持续的过程一般是10-15年，因此需要一款可以在室温下且转化率高的催化剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能在室温下催化甲醛氧化，且氧化效率高的石墨烯- 片状二氧化锰的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种石墨烯-片状二氧化锰的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取高锰酸钾和硫酸锰，所述高锰酸钾和硫酸锰的摩尔比为10:1-2:1；

(2)将称取的所述高锰酸钾分散到水中，搅拌至无颗粒状态，得到高锰酸钾水溶液；

(3)将称取的所述硫酸锰加入到所述高锰酸钾水溶液中，搅拌0.5-2h，得到高锰酸钾- 硫酸锰混合液；

(4)称取氧化石墨烯粉末，所述氧化石墨烯粉末称取量为所述高锰酸钾-硫酸锰混合液的0.5-10wt％；

(5)将称取的所述氧化石墨烯粉末加入到水中，超声分散，得到氧化石墨烯水溶液；

(6)将所述氧化石墨烯水溶液加入到所述高锰酸钾-硫酸锰混合液中，充分搅拌得到混合溶液；

(7)将步骤(6)中制备得到的所述混合溶液转移到水热反应釜中，120-180℃下反应 2-24h，得到反应液；

(8)待反应完成后，所述反应液过滤，分别用去离子水和乙醇对过滤得到的固体进行洗涤；

(9)将步骤(8)中洗涤得到的固体用50-100℃烘干，得到石墨烯-片状二氧化锰。

优选的，包括如下步骤：

(1)称取高锰酸钾和硫酸锰，所述高锰酸钾和硫酸锰的摩尔比为6:1；

(2)将称取的所述高锰酸钾分散到水中，搅拌至无颗粒状态，得到高锰酸钾水溶液；