[发明专利]一种纳米MnO2

说明书

本发明涉及一种MnO₂/PTFE基空气污染物降解催化剂及其制备方法和应用，该材料由PTFE和纳米材料MnO₂组成，纳米MnO₂均匀附着在PTFE上。制备方法包括：(1)PTFE在高锰酸钾溶液中静置2‑6h，沥干；(2)再于可溶性二价锰盐溶液中陈化8‑48h；(3)取出洗涤烘干后在180‑300℃下煅烧3‑6h。本发明方法简单，对环境友好，合成的复合材料由于使用PTFE作为载体，具有较大的比表面积，增加了材料本身对气体污染物的吸附能力，进而提高了复合材料在气体污染物去除工艺中的催化降解能力；并且具有较好的柔韧性能，易于回收，在吸附‑催化空气污染物催化剂的领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域、非金属材料领域、气体污染物降解领域，具体为一种纳米MnO₂/PTFE复合材料的其制备方法及其应用。

背景技术

近年来空气污染严重，对人类生活和发展造成了巨大的影响，众多大型工程局限于污染物废气的排放，同时废气污染的危害程度大并且难以治理因而成为了环境保护的重中之重。事实上，人类无时无刻在排放各种污染废气，汽车尾气，化工行业，医药行业，生活油烟等等，都会逐渐堆积从而对人类生活产生质的影响和阻碍。排除的废气不处理会对环境产生巨大的危害，如果废气直接进入大气，容易引发酸雨，破坏臭氧层，加剧温室效应等等问题。目前，针对废气污染使用的处理方法主要有吸附，化学处理，催化氧化，和光催化降解等方法。其中吸附、催化氧化是较常用的方法。通过吸附能够快速去除污染物，但容易达到饱和吸附而造成催化剂失活，同时通过脱附再生吸附剂容易产生废气从而造成二次污染。生物处理相结合的技术在处理水体污染上虽有较好的效果，但是费时费力，投资较大。而热催化技术是一种环境友好的绿色技术。在提供热能量后材料产生氧化性很强的活性物种，这些活性物种可与大多数气体污染物分子发生氧化还原反应,使之彻底矿化为二氧化碳、水等。与传统污染物治理方法相比，光催化技术具有(1)去除率高，无再生污染；(2)不需要添加其余的化学药剂；(3)只需要消耗热量就可以对污染物进行降解。(4)催化剂自身再生效果好。

MnO₂被认为是一种有效的，绿色的有前景的热催化剂，具有高效的热催化活性。这种材料可以在提供热量后产生电子和空穴，和空气中的废气产生反应，将其中的有机物，氮氧化物等分解为水、二氧化碳等无机物，并且不会产生其他有毒有害物质。MnO₂纳米粒子近年来备受科研工作者的关注，具有半径较小、化学稳定性高、催化效果好等优点。作为一种热催化材料，MnO₂可直接用作各种工厂废气处理例如脱硫塔中的催化剂。但是现有MnO₂材料自身的特性和回收问题制约着它的大规模商业生产。主要问题表现在：第一，质量较轻，在空速较大的情况下催化剂本身质量损失较为严重，导致循环效果不理想；第二，回收利用较为复杂，单纯的MnO₂粉末在回收利用过程中往往因为粉末状态而需要特定回收装置，从而产生额外的生产成本；第三，吸附效果较差，在实际应用中，容易因为气体流量大，难以吸附，导致催化效率不足以在短时间内降解废气，从而使废气排放至大气中。

为了完善MnO₂在工艺上的缺陷，研究者采用了载体负载的方式制备了纳米MnO₂/PTFE复合材料来改善材料的催化性能、吸附性能以及柔韧性能。通过将吸附技术和热催化技术结合利用，大幅提高MnO₂的实际应用效果。基于此，本发明制备出一种纳米MnO₂/PTFE复合材料，此材料具备较高的吸附-催化性能，并且该材料对环境较友好，可多次循环利用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种比表面积较大、吸附性能良好，具有较高热催化活性的纳米MnO₂/PTFE复合材料及其制备方法，应用于去除气体污染物。

本发明还提供了一种纳米MnO₂/PTFE复合材料在热催化降解废气中污染物方面的应用。

本发明的技术方案如下：