[发明专利]一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，制备方法为：在以高锰酸钾和锰盐为原料合成氧化锰的整个过程中，加入粉末状的锂盐和碳酸氢钠，并采用2‑3倍大气压的密闭环境下，并在反应10～15min后快速释压使得反应液从出液口处喷出制得红石锰锂纳米晶石，然后将制得的红石锰锂催化材料加热到120℃以上制得多孔红石锰锂纳米晶石；平均粒径≤30nm，比表面积≥500g/m²，孔隙率≥50％，多孔的孔径≤5nm。本发明的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，可以得到多孔结构的红石锰锂纳米晶石颗粒，且能有效控制红石锰锂纳米晶石颗粒的尺寸和比表面积；采用本发明的方法制得的红石锰锂纳米晶石催化材料，具有较好的催化甲醛分解性能。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，涉及一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法。

背景技术

甲醛作为一种有毒气体深深影响着人们的身体健康，家庭装修引起的甲醛污染更是让人们苦不堪言。现有的甲醛去除技术多为活性炭吸附的方式，活性炭对大分子量气体的吸附能力较强，但对于小分子量的甲醛的吸附能力有限，且存在甲醛脱附造成二次污染的问题。

氧化锰作为一种高效催化材料在甲醛净化领域具有广泛的应用前景。氧化锰粉末的粒径大小、多孔结构及掺杂结构极大的影响其催化活性。现有的氧化锰制备技术主要通过化学合成方法，利用高锰酸钾和硫酸锰的合成反应制得，通常制备的粒径在30～1000nm，并且此种粒径大小的颗粒全部为实心结构，比表面积小(20～70g/m²)，此种粒径的氧化锰具有一定的催化性能，但离快速催化分解甲醛还有很大的提升空间，而实现快速催化分解甲醛将极大降低甲醛对人们身体健康的威胁。专利CN107537473A公开了一种室温催化氧化甲醛的纳米锰催化剂及其制备方法，其通过在氧化物载体上负载二氧化锰的方法来提升其催化效率，但由于其制备的还是普通的二氧化锰，实际催化甲醛效率仅为82％。

因此，研究一种能快速、高效催化分解甲醛的纳米氧化锰催化材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中没有能快速、高效催化分解甲醛的材料的问题，提供一种能快速、高效催化分解甲醛的纳米氧化锰催化材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，之所以选择在反应10～15min后快速释压是因为较早释压容易导致反应不完全，较晚释压，氧化锰颗粒已经较大，快速释压无法发挥作用；之所以选择反应高压而后释放到常压的方式是因为快速释压时水分闪蒸可使得制备的红石锰锂可以较小。

本发明的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法与现有技术的制备方法相比，主要区别如下：

1)增加了锂掺杂和碳酸氢钠制孔剂，现有的制备氧化锰的反应过程中没有同时加锂掺杂和碳酸氢钠制孔剂，本发明采用锂掺杂氧化锰可增强氧化锰的催化活性，而增加碳酸氢钠制孔剂制孔有利于提升氧化锰纳米颗粒的比表面积，增加其与气体的反应位点，从而使产品的催化性能大大提高；

2)采用短时间反应时高压，反应结束快速释放压力到常压的技术，现有反应都是在常压下进行，短时间反应后快速释压有利于迅速终止反应，阻止生成的氧化锰颗粒进一步变大，这是因为反应过程中氧化锰粉体会随着反应的进行逐步长大，瞬间释压可使得水分闪蒸消失从而抑制反应的进行，阻止粉体的进一步长大，并且释压形成的强大压力差有利于形成粒径更小的氧化锰颗粒。快速释压后，在已形成的氧化锰粉末内部残留有大量碳酸钙分子，将其放到＞120℃环境下加热处理会形成多孔结构，提高了氧化锰的比表面积。

作为优选的方案：

如上所述的一种红石锰锂纳米晶石催化材料及其制备方法，反应开始前，反应体系由高锰酸钾、锰盐、锂盐、碳酸氢钠及水组成。