[发明专利]一种Ce掺杂型ε-MnO2

说明书

本发明公开了一种Ce掺杂型ε‑MnO₂纳米颗粒的制备方法及应用，包括以下步骤，第一步：将硝酸铈铵与MnSO₄·H₂O溶于无机酸溶液中并搅拌均匀，所述硝酸铈铵与MnSO₄·H₂O的摩尔比为(1：2)～(3：1)；第二步：将第一步处理后的溶液转移至微波水热平行合成仪中进行合成反应，待反应完成后冷却至室温，将所得产物进行过滤、洗涤以及干燥后得到无定型MnO₂；第三步：将无定型MnO₂在空气氛围中煅烧，获得Ce掺杂型ε‑MnO₂纳米颗粒。本发明的制备方法工艺简单，原料易得，产量高，重复性好，在选择性催化还原反应(Selective Catalytic Reduction，SCR)中表现出良好的中低温催化活性和较宽的温度窗口，转化率高。

技术领域

本发明涉及无机纳米材料的合成领域，具体涉及一种Ce掺杂型ε-MnO₂纳米颗粒的制备方法及应用。

背景技术

二氧化锰(MnO₂)是一种重要的无机功能材料，目前被广泛应用于环保、能源、及化工等行业。MnO₂具有多种晶型，包括δ-MnO₂、α-MnO₂、ε-MnO₂和β-MnO₂等等，其中，ε-MnO₂是一种由1×1和1×2的锰氧八面体隧道结构交互生长形成的孪晶结构。ε-MnO₂具有良好的氧化还原性能，可作为催化剂应用于环境催化、合成催化等领域。从已有的文献资料来看，目前可通过水热合成法、共沉淀法等方法来制备ε-MnO₂材料。例如，Ding等(AdvancedFunctional Materials,2006,16,549-555)以NaClO₄作为氧化剂，通过水热合成法制备了三维多枝状的ε-MnO₂；Cheng等(Journal of Materials Chemistry A,2016,4,16462-16468)以NaClO₃为氧化剂，利用水热合成法合成了三维六角星状的ε-MnO₂；Shi等(AppliedCatalysis A:General,2012,433,206-213)以KMnO₄为氧化剂，采用共沉淀法得到了三维花状的ε-MnO₂。以上合成方法所制备的ε-MnO₂材料具有较大的颗粒尺寸，颗粒直径均大于1μm，这使得ε-MnO₂材料的比表面积较低，导致其催化活性仍然不够理想。此外，利用溶液体系所合成的ε-MnO₂材料的热稳定性较差，容易造成ε-MnO₂在进行高温催化反应时发生结构坍塌，并发生相变转变为活性较差的β-MnO₂。以上这些问题使ε-MnO₂材料表现出较一般的热催化活性和较差的稳定性，这极大地限制了ε-MnO₂材料在催化领域中的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种制备简单、稳定性好的Ce掺杂型ε-MnO₂纳米颗粒的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供Ce掺杂型ε-MnO₂纳米颗粒的制备方法所制备的Ce掺杂型ε-MnO₂纳米颗粒可作为催化剂在锅炉尾气中脱硝处理的应用。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种Ce掺杂型ε-MnO₂纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤，

第一步：将硝酸铈铵与MnSO₄·H₂O溶于无机酸溶液中并搅拌均匀，所述硝酸铈铵与MnSO₄·H₂O的摩尔比为(1：2)～(3：1)；