[发明专利]一种以(211)晶面为主导晶面的α-MnO2

说明书

本发明涉及一种以(211)晶面为主导晶面的α‑MnO₂及其制备方法和用途，所述α‑MnO₂中(211)晶面的面积占总晶面面积的33.5‑45.8％，而且所述制备方法采用均匀沉淀法，并进一步限制水浴老化的温度为88‑92℃，可以制备得到能够用于催化氧化挥发性有机化合物的以(211)晶面为主导晶面的α‑MnO₂，不仅催化氧化挥发性有机化合物的活性高，还具有CO₂选择性高的优点，并且所述制备方法操作简单、成本低廉、重现性高，适用于大规模生产。

技术领域

本发明涉及催化剂制备以及大气污染净化技术领域，具体涉及一种以(211)晶面为主导晶面的α-MnO₂及其制备方法和用途。

背景技术

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是造成大气污染的主要原因之一，大量存在空气中会造成光化学烟雾、严重的雾霾以及对流层臭氧，这对人类的生命健康、环境都造成了严重的威胁。目前，对于VOCs的减排技术得到了广泛的研究探索，其中，催化氧化技术是研究重点之一。采用催化氧化技术可在低温(200-500℃)内将VOCs完全分解为无害的CO₂和H₂O，具有能耗低、效率高、二次污染低的优点。而催化剂是催化氧化技术的核心，提高催化剂的低温活性并降低催化剂的成本是VOCs催化研究领域的热点。

锰氧化物催化剂(MnOx)具有丰富的自然资源、较好的氧化能力以及多样的晶型结构，其中，α-MnO₂因为其较为突出的氧化活性得到广泛研究者的关注。根据文献资料中的标准XRD图谱(JCPDS 44-0140)可知，α-MnO₂的主要晶面有(100)，(200)，(310)，(211)等。据报道，具有丰富的在协调原子的晶面上可产生丰富的缺陷位点，有利于催化反应的进行，因此设计和制备以高活性晶面为主导晶面的α-MnO2具有重要意义。

目前，有研究者采用水热法，制备得到了以(310)晶面或(100)晶面为主导晶面的α-MnO₂。例如CN103920449A公开了一种高效吸附重金属的自组装纳米薄膜MnO₂吸附剂及制备方法，所述MnO₂吸附剂具有由厚度2～3纳米的薄片自组装而成的，且大小700纳米的纳米薄膜分级层状结构，其中，所述薄片为四方晶型α-MnO₂，最强的三个衍射峰出现在四方晶型α-MnO₂的(200)晶面、(310)晶面和(211)晶面，且(310)晶面择优取向明显。所述MnO₂吸附剂可以用于去除酸性介质中重金属离子，应用前景广阔。

CN111889099A公开了一种丙烷低温催化燃烧的催化剂及其制备方法与应用，所述催化剂为氧空位浓度为0.7-1.5的α-MnO₂(100)晶面，即，所述催化剂为以(100)晶面为主导晶面的α-MnO₂。所述制备方法为以硝酸锰、高锰酸钾为原料，水热反应得到氧空位浓度为0.7-1.5的α-MnO₂(100)晶面，所述催化剂用于丙烷催化燃烧完全氧化为二氧化碳，实现丙烷低温催化燃烧氧化为二氧化碳，燃烧温度低，稳定性高。

然而，上述技术方案具有如下问题：1)采用水热法制备α-MnO₂催化剂，设备昂贵、耗能高、产量低，不利于大量生产；2)没有系统考察不同晶面作为主导晶面的α-MnO₂催化剂，在催化氧化VOCs的活性差异，更没有公开以(211)晶面为主导晶面的α-MnO₂具有更为丰富的缺陷，活性更高。

综上所述，目前亟需开发一种以(211)晶面为主导晶面的α-MnO₂及其制备方法和用途。

发明内容