[发明专利]一种掺杂型纳米二氧化锰复合材料，制备方法及其应用

说明书

本发明属于一种掺杂型纳米二氧化锰复合材料，公开了一种Ni掺杂的复合纳米光催化材料及其光催化氧化降解亚甲基蓝的应用。采用一步法合成技术，按一定Mn⁷⁺：Mn⁴⁺的摩尔比及一定Ni：Mn的物质量的比称取高锰酸钾、MnSO₄·H₂O以及NiCl₂·6H₂O并用去离子水将其分别配置成溶液，利用氧化还原法，按一定顺序投加所配置的溶液进行反应生成沉淀物，经离心洗涤干燥后得到团簇球状的Ni掺杂纳米二氧化锰催化剂。该催化剂在光催化氧化降解亚甲基蓝中显示出了优越的催化活性。

技术领域：

本发明属于纳米材料制备技术及污水处理领域，具体涉及一种Ni掺杂的纳米光催化剂及其光催化氧化降解亚甲基蓝的应用。

背景技术：

随着生活质量的提升，人们对服饰装扮和制革等染料的需求日趋提高，印染行业成为了当下日渐火爆的行业，但其产生的印染废水如未经有效的处理大量排入水环境，将会对生态环境和人类健康造成严重的危害。在种类繁多的染料中，亚甲基蓝是一种典型的染料，其大量运用于各种物品的染色和着色中，摄入亚甲基蓝会对人体和动物的眼睛造成严重损害，并且还可能引起神经紊乱，恶心呕吐等有害人体健康的不良症状。因此，降解印染废水中的亚甲基蓝使其转变成无害的物质具有重要的意义。

目前，国内外对印染废水的处理方法主要有以物理吸附法、微生物分解法及化学氧化法为主。物理吸附法主要采用活性炭这一类吸附性强的材料，尽管这种处理方法耗能低，短期内效果显著，但是其吸附产物易脱附，易造成二次污染；微生物分解法主要依靠微生物的代谢活动对污染物分解，速度很慢且分解不彻底，甚至存在潜在的污染源；化学氧化法中的光催化氧化是一种清洁有效的处理方法，其处理效果受到催化剂的制约。因此，对于传统光催化剂的改性以及新型光催化剂的研制是十分必要的。

发明内容：

本发明的目的是提供一种新型复合光催化剂的制备方法，并将其应用于光催化氧化降解亚甲基蓝，其制备方法简单，催化降解效率高。

本发明利用氧化还原法，将Ni掺杂于纳米二氧化锰，得到了光催化性能优异的新型复合纳米光催化剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种掺杂型纳米二氧化锰复合材料，该复合材料为Ni掺杂纳米二氧化锰；所述的Ni掺杂纳米二氧化锰的Ni掺杂量为5％，其为团簇的纳米球状多孔结构，孔径大小为3.381nm，比表面积为63.297m²/mg，孔容为0.068cc/g，表面具有细纤维棒状的形貌结构存在，细纤维棒状结构长度为1～3μm，纳米球与纳米球之间通过纤维丝状结构连接或者包覆在一起。

本发明所述的新型复合光催化剂的制备方法包括以下几个步骤：

(1)按Mn⁷⁺∶Mn⁴⁺反应时的摩尔比2∶3称取一定量的高锰酸钾及MnSO₄·H₂O，用去离子水将所称量的高锰酸钾、MnSO₄·H₂O配置成溶液；按照Ni∶Mn的物质的量比为5％称取一定量的NiCl₂·6H₂O，用去离子水将所称量的NiCl₂·6H₂O配置成溶液。

(2)将步骤(1)配置的高锰酸钾溶液至于磁力搅拌器上加热搅拌溶解；

(3)在高速搅拌条件下，向步骤(2)所述高锰酸钾溶液中逐滴加入步骤(1)所配置的NiCl₂·6H₂O溶液至滴加完毕，完成滴加后调大磁力搅拌器的转速；