[发明专利]具有光驱动热降解功能的δ-MnO

说明书

本发明属于环境纳米材料领域，具体涉及一种具有光驱动热降解功能的δ‑MnO₂/SiO₂复合纳米纤维及其制备与应用，作为基体的SiO₂纳米纤维的表面负载δ‑MnO₂颗粒，形成具有光驱动热降解功能的δ‑MnO₂/SiO₂复合纳米纤维。其制备包括：将SiO₂纳米纤维置于以高锰酸盐溶液和醇为原料的反应体系中原位沉积，再煅烧，即得。该复合纳米纤维具有光驱动热催化降解性能，实现挥发性有机物的高效、快速降解，清除环境中挥发性有机物污染，利于环境修复，且其制备方法简单易操作，避免二次污染，原料价廉易得，条件温和，设备和环境要求低，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于环境纳米材料领域，具体涉及一种具有光驱动热降解功能的δ-MnO₂/SiO₂复合纳米纤维及其制备与应用。

背景技术

近些年来，挥发性有机污染物(VOC_S)，例如甲苯、苯、乙醛等对人类健康造成严重威胁甚至引起癌症。目前国内外针对挥发性有机物(VOCs)处理技术主要有：吸附、光催化技术、催化氧化技术。吸附材料虽然对于VOCs有较好的处理能力，但是存在吸附饱和、易造成二次污染的弊端；光催化材料往往由于禁带宽度的问题，仅仅能够利用太阳光中占5％的紫外光，存在太阳光利用率和催化效率低的问题；而催化氧化技术是一种在较低温度下可将VOCs彻底氧化分解成CO₂和H₂O，具有无火焰燃烧、安全性好、对VOCs浓度限制较小、起燃温度较低等优点的一项技术，但是该技术仍然需要外界提供大量的热能，这大大限制了热催化材料的应用。近年来光热转化技术用于VOCs降解受到了人们的普遍关注，该技术能够在吸收太阳光辐射中不同波段的光，并将吸收的光的能量转换为热能，从而大大降低了对于外界能源的消耗。MnO₂作为光热材料其中的一种，对于太阳光具有较强的吸收，并且在太阳光照射下可以从基态转化为激发态，降低活性氧形成所需要的能量，从而在光照条件下表现出一定的降解VOCs的能力。

本发明利用同步静电纺丝法和原位沉积法制备δ-MnO₂/SiO₂复合纳米纤维材料，具有工艺简单，条件易于控制等优点，δ-MnO₂/SiO₂复合纳米纤维材料具有高浓度的化学吸附氧和氧移动能力，对全波段的太阳光均具有一定的吸收能力，实现在不同模拟太阳光波段下高效降解甲苯的性能；另一方面，MnO₂均匀负载在SiO₂纳米纤维表面暴露大量的活性位点，使材料表现出高效的光热降解甲苯的性能。本发明制备的纳米复合材料具有很强的实际应用意义。

发明内容

本发明旨在提供一种具有光驱动热降解功能的δ-MnO₂/SiO₂复合纳米纤维，δ-MnO₂/SiO₂复合纳米纤维具有高浓度的化学吸附氧和氧移动能力，降低挥发性有机物的起燃温度，对全波段的太阳光均具有吸收能力，将光能高效转化为热能，超过挥发性有机物被热催化降解的起燃温度，实现挥发性有机物的高效、快速降解，表现出高效的光驱动热催化性能。

本发明还提供具有光驱动热降解功能的δ-MnO₂/SiO₂复合纳米纤维的制备方法，该制备方法简单易操作，无污染，环境友好，工艺条件温和，对设备和环境要求低，原料价廉易得，不会造成二次污染，工业化应用前景广阔。

本发明还提供具有光驱动热降解功能的δ-MnO₂/SiO₂复合纳米纤维的应用。