[发明专利]一种三维花瓣状γ-MnO2

说明书

本发明公开了一种三维花瓣状γ‑MnO₂催化剂和制备方法及其在催化燃烧甲苯中的应用，涉及催化剂领域。包括以下制备步骤：将锰盐和醇类有机溶剂溶解于去离子水中，通入CO₂气体进行沉淀反应，离心、洗涤、干燥并焙烧后得到前驱体Mn₂O₃微球；将前驱体Mn₂O₃微球和乙二胺四乙酸钠加入去离子水中，加热反应完全后，离心、洗涤、干燥，得到三维花瓣状γ‑MnO₂催化剂。本申请制得的三维花瓣状γ‑MnO₂催化剂，在催化燃烧甲苯中表现出良好的催化燃烧性能，其制备方法简单、重复性好，产物形貌均一，容易实现工业化。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，尤其涉及一种三维花瓣状γ-MnO₂催化剂和制备方法及其在催化燃烧甲苯中的应用。

背景技术

挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOCs)，主要包括脂肪烃类、芳香烃类、卤代烃类、含氮有机化合物以及含硫有机化合物等，其中，甲苯是室内外空气中最典型的一种VOCs。大量VOCs排放至大气环境中，容易导致光化学烟雾、臭氧层空洞，从而危害地球生态环境和人类身体健康。近年来，针对VOCs的源头减排及尾气净化，受到全球各国业界的广泛关注。

在各种VOCs的治理技术中，催化燃烧法作为一种高效的尾气净化技术，目前愈发受到我国环保部门及相关行业的重视，其中，低成本、稳定的催化剂是催化燃烧法的关键。贵金属资源稀缺、价格昂贵，且在高温下易烧结，难以满足进一步的工业化应用。过渡金属氧化物(Fe₂O₃、Co₃O₄和MnO₂等等)因其具有成本低、热稳定性好、氧化还原能力强等特点，在催化燃烧VOCs中展现出良好的催化性能，目前受到业界的广泛关注。

MnO₂作为一种VOCs燃烧催化剂，其良好的催化活性及稳定性引起了广大科研工作者的关注。MnO₂具有多种晶型，包括δ、α、γ和β等等，其中，具有丰富结构缺陷的γ-MnO₂被认为是一种催化燃烧VOCs性能良好的材料。三维结构的纳米材料(海胆状、球状和花状等等)，因其表面具有较多的活性位以及在高温下不易发生烧结等优点，在催化燃烧VOCs中表现出较高的活性与稳定性。因此，制备具有三维花瓣状结构的γ-MnO₂纳米材料，有望进一步提高MnO₂的催化燃烧VOCs性能。

发明内容

本发明提供了一种三维花瓣状γ-MnO₂催化剂和制备方法及其在催化燃烧甲苯中的应用，通过歧化反应制备三维花瓣状γ-MnO₂催化剂，制备步骤简单，重复性好，产品形貌佳，可以提高MnO₂的催化燃烧VOCs性能。

为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种三维花瓣状γ-MnO₂催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将锰盐和醇类有机溶剂溶解于去离子水中，通入CO₂气体，接着在室温下继续进行沉淀反应，将所得产物离心、洗涤、干燥，然后将干燥粉末在空气氛围中焙烧，即可得到前驱体Mn₂O₃微球；

S2、分别将前驱体Mn₂O₃微球和乙二胺四乙酸钠加入去离子水中，搅拌均匀后加热，待反应完全后，将所得产物离心、洗涤、干燥，即可得到三维花瓣状γ-MnO₂催化剂。