[发明专利]一种介孔二氧化锰催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种利用溶胶凝胶法以P123和高锰酸钾为原料制备介孔二氧化锰催化剂的制备方法。包括以下步骤：(一)、将高锰酸钾与P123分别溶解于适量去离子水中，然后均匀混合，用甲酸调节pH为3‑7，再在20‑50℃下搅拌，搅拌速度为200‑300转/分钟，然后将混合液静置，静置温度为20‑30℃；(二)、沉淀用蒸馏水洗涤，然后把所得粉体放入烘箱中，干燥得到黑色粉体；(三)、黑色粉体用无水乙醇进行萃取，萃取完后，将其置于干燥箱中，干燥后得到一种可直接用来降解甲醛的介孔二氧化锰催化剂材料。该法步骤简单、操作容易，制备的甲醛降解催化剂具有较高的甲醛降解效率，稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种利用P123和高锰酸钾合成介孔二氧化锰的工艺，属于无机材料制备范围。

背景技术

甲醛是挥发性有机化合物VOCs(Volatile Organic Compounds)中最主要的一种，在中国有毒化学品优先控制名单中高居第2位。甲醛已成为最主要的室内空气污染物之一，不仅影响人体的上呼吸道和肺部；引起肝功能、免疫功能、神经系统异常；导致中枢部分功能丧失；且长时间接触高质量浓度甲醛可以导致多种癌症的发生。2004年6月，国际癌症研究机构将甲醛从二类致癌物上升到一类致癌物。室内甲醛的释放过程长达3～15年，中国于2003年3月1日实施的《室内空气质量标准》中明确规定，室内空气中甲醛1h内平均质量浓度最高允许为0.1mg/m³，但目前大多情况远高于这一标准。由于甲醛的释放过程是一个缓慢的过程，使得消除空气中的甲醛相对困难。虽然治理甲醛的技术很多，但都或多或少的存在缺点：臭氧负离子技术法反应速率慢，且可能有二次污染物质生成；吸附法吸附速率较慢，部分易脱附等；低温等离子技术法存在设备较贵，耗能较高，且产生二次污染物如一氧化碳和臭氧等问题；光催化氧化法是目前研究的较多的一种，但需要紫外光能量，太阳光中紫外光所占比例又很少。而金属氧化物催化法在室温无光的条件下进行，反应条件温和，操作简便，吸附效果好，具有很好的发展前景。二氧化锰作为一种金属氧化物，由于其较低的比表面积，较小的孔容，无规则的孔道，因此在室温下催化效果相对较低，介孔二氧化锰材料具有较大的比表面积，相对大的孔径，可以处理较大的分子或基团，是很好的催化剂。

介孔材料一般是指孔径介于2～50nm的一类多孔材料，具有极高的比表面积、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点，使其在吸附、分离，尤其是催化反应中发挥作用。介孔二氧化锰的具有非晶态二氧化锰所不具备的性质：高比表面积、大孔容、有序孔道等，使其能够在较低的温度吸附催化甲醛。介孔二氧化锰由于其价态的多变性以及其出色的阳离子交换能力、分子吸附及催化性能和优异的电磁性能，成为过渡金属介孔氧化物合成中的热点。由于其具有硅铝基介孔材料无法比拟的巨大优势，近年来已取得了迅速的发展。传统介孔二氧化锰多使用水热法合成，但有产物纯度较低、反应不易控制、均匀性差等缺陷。而溶胶凝胶法将金属醇盐或无机盐等前驱体溶于水或有机溶剂，在低温下通过水解、聚合等化学反应，形成溶胶，再转化为具有一定空间结构的凝胶。通过将凝胶陈化、干燥及热处理或添加改性剂来进行控制。陈化能增加凝胶骨架的强度，减少干燥过程中的收缩，获得较大的孔径和孔隙率热处理的过程则是在较高温度下处理，由于孔壁表面张力的作用将减小孔径和孔隙率加改性剂的作用与陈化作用相似。此法反应过程易控制、设备简单、成本低，制备出的介孔固体具有纯度高、均匀性好、易于掺杂等优点。

发明内容

本发明要解决目前二氧化锰比表面积低、孔容小、在室温下催化降解甲醛效果较低等缺点；而水热法制备介孔二氧化锰制备繁琐、纯度不高、反应不易控制、均匀性差等问题，本发明提供了一种用溶胶凝胶法以P123和高锰酸钾为原料制备介孔二氧化锰催化剂的制备方法。

具体技术方案如下：

一种介孔二氧化锰催化剂的制备方法，该介孔二氧化锰催化剂的制备方法包括以下步骤：

(一)、将高锰酸钾与P123按摩尔比5/1-30/1的比例分别溶解于适量去离子水中，然后均匀混合，用甲酸调节pH为3-8，再在20-80℃下搅拌，搅拌速度为100-300转/分钟，然后将混合液静置，静置温度为20-40℃；