[发明专利]MnO2

说明书

本发明涉及一种MnO₂纳米片催化材料及其制备方法、应用。该制备方法包括以下步骤：(1)以3～60wt％铵盐水溶液、8～32wt％双氧水溶液和水配制A液；所述铵盐水溶液、双氧水溶液和水的体积比为5～10:1～4:10～40；(2)以浓度为0.02～0.10g/mL的锰盐水溶液作为B液；(3)将所述A液加入所述B液中反应，反应完后过滤、干燥，得MnO₂纳米片催化材料；所述铵盐选自硫酸铵、硫酸氢铵、氯化铵、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化铵、氟化铵、碘化铵或溴化铵。本发明方法制备得到的MnO₂纳米片催化材料在常温下对室内空气污染物具有良好的催化分解能力。

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，特别是涉及一种MnO₂纳米片催化材料及其制备方法、应用。

背景技术

当今社会，人们普遍花费超过80％的时间在室内。由于室内的空气质量和人体健康息息相关，因此，室内空气质量引起了广泛的关注。家具和建筑材料中释放出来的甲醛是室内空气主要污染物，且随着家具和建筑材料的广泛应用和逐渐增长的高消耗使用，室内的甲醛污染问题是无法避免的。甲醛污染问题在新建或者改建的建筑中体现尤为明显。人长期暴露在甲醛中会对人体产生不利的影响，比如头晕，恶心，头疼等等，严重的甚至会致癌。中国乃至全世界对室内甲醛释放影响人类身体健康的关注度日益增加。世界卫生组织WHO将甲醛划分为一类致癌物，在2010年，WHO将室内甲醛的指引值设置为0.1mg m^-3(WHOGuidelines for Indoor Air Quality:Selected Pollutants；World HealthOrganization Regional Office for Europe:Copenhagen,Denmark,2010.)，中国也采用该指引值作为标准值。作为世界上人口最稠密的发展中国家之一，中国在新建的建筑和改建的房屋中的甲醛水平超过了70％，远远超过了安全标准。因此，目前不仅仅需要开发经济实用的甲醛去除技术，也亟需发展新型的催化材料。利用新型催化材料，在室温下将甲醛快速转换成二氧化碳是目前极具应用前景的技术之一。

目前已经开发出的高效的甲醛去除材料有负载型Pt催化剂，如1wt％Pt/TiO₂，0.1wt％Pt/TiO₂，1wt％Pt/Fe₂O₃以及3wt％Pt/MnO_x-CeO₂等。它们都展现了在室温下将ppm级的甲醛完全转化为CO₂的能力。为了降低成本，目前，廉价的过渡金属氧化物MnO₂已经被应用于甲醛的氧化。Sekine等人第一次发现MnO₂是在13种商用过渡金属氧化物中活性最好的(Sekine,Y.Atmos.Environ.2002,36,5543-5547.)。张等人也报道了δ-MnO₂是4种不同相结构的MnO₂中催化氧化甲醛活性最好的，在80℃、GHSV为100L g cat^-1h^-1下达到了几乎100％的转换率(Catal.Sci.Technol.2015,5,2305-2313.)。

但是，由于大部分非贵金属催化剂催化甲醛的完全转化所要求的温度远高于室温，当温度降低时，甲醛的转换率也大大减少。从而大多数非贵金属催化剂在室温下的甲醛转化率很低，这与室内空气净化需要较高的转化速度不符。

同时，在实际应用中，催化剂通常都是粉末状的，在实际应用中并不方便。假如可以大量可控合成特定形貌的催化剂，将极大地促进其实际应用价值。因此，开发制备活性位点多且在室温下能保持较高的活性和较好稳定性的催化剂在甲醛转换、降解臭氧等空气净化方面有巨大的潜力，而且在水处理、超级电容器、储能等领域也有潜在的应用前景。

发明内容