[发明专利]一种Mn2

说明书

本发明公开了一种Mn₂O₃@N掺杂多孔碳杂化类芬顿材料及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：步骤一、将六水合硝酸锰、均苯三甲酸和2,2'‑联吡啶加入至N,N‑二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶液中，并进行搅拌；步骤二、将步骤一得到的混合物转移到聚四氟乙烯内衬高压釜中，进行密闭水热反应得到Mn‑MOF固体物质；步骤三、清洗步骤二得到的Mn‑MOF固体物质再干燥；步骤四、将烘干后的Mn‑MOF固体物质在马弗炉中煅烧，得到芬顿催化材料。本材料为核壳结构，内部超细Mn₂O₃纳米颗粒均匀分布在多孔碳层结构中，在中性条件下对各类毒害有机污染物都具有很好的去除效果尤其是酚类污染物，并且能够实现对PMS的高选择性转化。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种芬顿材料，尤其涉及一种Mn₂O₃@N掺杂多孔碳杂化类芬顿材料及其制备方法和应用。

背景技术

传统芬顿氧化包括均相芬顿法和非均相芬顿法，其中均相芬顿是利用Fe²⁺与 H₂O₂反应产生具有超强氧化能力的羟基自由基(HO·)来降解水中污染物的过程。然而，传统芬顿技术存在诸多缺陷，如严格的酸性条件(pH3)，反应过程中铁泥的产生，以及对氧化剂极低的利用率都大大限制了传统芬顿法在实际废水处理中的应用。于是，多相相芬顿催化引起广泛关注，在多相芬顿催化研究中，一种双反应活性中心机理因其独特的优势如氧化剂利用率高，催化稳定性号等引起了研究人员极大的兴趣。然而，传统富电子Cu中心类芬顿催化剂依然存在许多不足之处阻碍其发展，如对酚类污染物的矿化度低，对分子量大的有机污染物降解效果差等。例如：

申请号为201911252787.X的发明申请公开了一种氧化锰纳米线负载四氧化三铁磁性芬顿催化剂及其一步合成方法及应用，该催化剂表面的二价铁可以将氧化剂转化为自由基，且不存在金属离子析出的现象，另外磁性四氧化三铁颗粒使催化剂极易回收，多孔的结构也是催化剂暴露更多的活性位点。然而整个反应仍然是遵守着经典芬顿反应的机理，并且这种催化剂还是依靠金属单一位点的氧化还原反应实现过氧化氢的活化，体系中过氧化氢的利用率仍然很低。

申请号为201911304515.X的发明申请公开了一种高效铁单原子芬顿催化材料的制备方法，用该种方法制备的铁活性物质以单原子形式锚定于氮掺杂碳载体上，负载量为0.3～10wt％。该方法简单快捷，且成本相对低廉。然而不可避免的会出现由于催化剂中的金属在不断的价态转化中造成活性降低，从而催化性能下降的现象，进而降低催化剂的使用寿命。

申请号为201911250618.2的发明申请公开了一种高过氧化氢利用率的非均相芬顿催化剂及其制备方法和应用，是一种非均相铜基催化剂复合催化剂的制备方法。其中第二金属的引入能够显著抑制过氧化氢的无效分解(分解成氧气和水)，并促进过氧化氢分解成为具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，提高了单位摩尔过氧化氢的喹啉分解量，即提高了过氧化氢的利用率。然而，整个芬顿反应过程需要的双氧水浓度过高，由于双氧水的自分解作用以及会与体系中的羟基自由基反应，因此会造成大量氧化剂的浪费。

申请号为201911224312.X的发明申请公开了一种超小四氧化三铁致密包覆三维还原氧化石墨烯类芬顿催化剂的制备方法。该发明解决现有方法在石墨烯上负载Fe₃O₄不均匀、不牢固和催化活性位点少的问题。制备的超小四氧化三铁致密包覆三维还原氧化石墨烯类芬顿催化剂的催化性能明显提升，降解盐酸四环素 20min，降解率可达100％，并且具有优异的循环稳定性。然而该催化材料使用的石墨烯在实际废水处理中具有局限性，且极容易失活。