[发明专利]二氧化锰负载PtPd双金属纳米球的及其制备方法及应用

说明书

本发明公开了二氧化锰负载PtPd双金属纳米球的及其制备方法及应用，将苯胺加入含有盐酸、二氧化硅的溶液中，再加入盐酸与过硫酸铵的混合液，反应得到SiO₂@PANI；将SiO₂@PANI置于KMnO₄水溶液中，经过搅拌、洗涤、热处理、碱泡、静置，得到二氧化锰纳米球（MMNs）；将所述二氧化锰纳米球与含有铂盐、钯盐的溶液混合后干燥、煅烧、还原，得到二氧化锰负载PtPd双金属纳米球（PtPd/MMNs）。可以实现在低温下降解甲苯，且产物为无害的水和二氧化碳，这大大降低了处理成本和能耗，也对自然环境非常友好。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种新型二氧化锰负载PtPd双金属纳米球的及其制备方法及应用。

背景技术

挥发性有机化合物（VOCs）作为一种光化学烟雾和臭氧的重要前驱体，会导致各种各样的环境问题。在所有这些VOCs处理技术中，催化氧化技术因其低温，高效且无二次污染物而成为最有前途的解决方案。因此，开发用于VOCs降解的高效，低温和低成本催化剂是关键因素。负载型贵金属催化剂（Pt，Pd，Au等）被证明具有出色的VOC催化氧化性能。

MnO₂作为一种过渡态金属氧化物因为其无毒性、低价和高活性被广泛用来催化降解VOCs，而改变二氧化锰的形貌和负载贵金属是提升Mn基催化剂催化活性的关键。但是现有技术存在制备复杂、原料昂贵等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在低温条件下催化降解甲苯气体，并生成无害的水和二氧化碳的无机功能材料。

为达到上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种二氧化锰负载PtPd双金属纳米球，其制备方法包括以下步骤：

（1）将SiO₂@PANI置于KMnO₄水溶液中，经过搅拌、洗涤、热处理、碱泡、静置，得到二氧化锰纳米球（MMNs）；

（2）将所述二氧化锰纳米球与含有铂盐、钯盐的溶液混合后干燥、煅烧、还原，得到二氧化锰负载PtPd双金属纳米球（PtPd/MMNs）。

一种处理气体中甲苯的方法，包括以下步骤：

（1）将SiO₂@PANI置于KMnO₄水溶液中，经过搅拌、洗涤、热处理、碱液泡、静置，得到二氧化锰纳米球（MMNs）；

（2）将所述二氧化锰纳米球与含有铂盐、钯盐的溶液混合后干燥、煅烧、还原，得到二氧化锰负载PtPd双金属纳米球（PtPd/MMNs）；

（3）将含有甲苯的气体通过二氧化锰负载PtPd双金属纳米球，完成气体中甲苯的处理。

本发明中，步骤（1）中，KMnO₄水溶液的浓度为0.2 M，碱液为5 M氢氧化钠水溶液，热处理为200℃处理4小时；步骤（2）中，铂盐为氯铂酸，钯盐为氯钯酸。本发明限定步骤（1）反应条件，有利于形成改性结构的氧化锰纳米球，为步骤（2）的反应提供了良好的比表面和孔径。

本发明中，冰浴下，将苯胺加入含有盐酸、二氧化硅的溶液中，再加入盐酸与过硫酸铵的混合液，反应得到SiO₂@PANI；优选的，盐酸浓度为1M，二氧化硅、苯胺的用量比为7mg∶0.7～1mL；进一步优选的，反应24h后离心、洗涤得到SiO₂@PANI。