[发明专利]一种利用废旧电池制备纳米二氧化锰的方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及纳米二氧化锰制备领域，具体为一种从废旧电池中制备纳米二氧化锰的方法且通过该方法制备的纳米二氧化锰可作为催化剂用于降解碱性品红染料。

背景技术

    从1780年Luigi Galvani提出原电池的雏形，到Alessandro Volta的伏打电池。再到后来，特别是1859年以后，随着Zn-Mn干电池、Li离子电池、Ag-Zn电池等新型电池出现后，电池渐渐深入到人们日常生活的每一个角落，人们生活已经离不开电池了。电池在制造过程中将各组成物质封存在电池壳内部，随着电池的使用，外壳经过长期的磨损和腐蚀，内部的被封存物质（重金属、电解质、酸碱等）就会泄露出来，进入环境中，造成土壤和水的污染，最后通过食物链进入人体，引起人体生理和代谢的障碍，从而引发疾病。对于废旧电池的危害，目前国际上处理废旧电池的方式主要有三种：固化深埋；存放于矿井中；回收利用。而我国目前主要是一部分收集后存放不处理，等待更新的技术和设备。但在存放过程中要注意防止废旧电池的二次污染问题；另一部分与生活垃圾一起焚烧、填埋。但在焚烧、填埋过程要注意环境的保护，填埋易造成地下水的污染，而焚烧易造成大气污染。这些过程使废旧电池中有用成分的不到充分利用，造成浪费。虽有报道目前废旧电池已无害，可是那仅仅在电池制造过程无汞化，并没有解决其他重金属的污染问题。

 MnO₂是两性过渡金属物质中的一种，由于锰原子存在不同的氧化态（+2，+3，+4），因而MnO₂具有许多优良的电磁、光电以及催化性能等。研究发现不同的合成方法会得到不同结构晶型的MnO₂，不同的结构就会有不同的性能，最常见的MnO₂就是八面体的堆积结构。常见的5种主要的二氧化锰晶型有：α型、β型、γ型、δ型、λ型。普通MnO₂颗粒尺寸大，比表面积小，相对活性中心少，而纳米MnO₂由于其特殊的纳米材料特性，在应用领域已得到很大的扩展。纳米二氧化锰具有较好电化学性能，使其在超级电容器，电致变色等领域成为研究的热点。纳米二氧化锰优异的纳米特性和氧化还原性能使其在催化领域中得到广泛应用，特别是近年来其在催化上的应用得到了发展，拓展了其新的应用领域。

近些年，随着印染工业的蓬勃发展，各种新型的添加剂、染料得到广泛应用，其中含有许多有毒有机化合物，有些甚至能使基因突变、癌变等，给人们带来福利的同时也造成了极大的伤害。同时染料废水占工业废水比例大，而我国的有机染料产量占世界产量的27%，其生产、印染过程中排放的废水具有量大、有毒有机物含量高、酸碱性大、成分复杂、难降解等特点，是公认的最难处理废水之一。中国淡水资源匮乏，有机染料废水污染大。目前常用的物理法有吸附法、萃取法以及膜分离技术等方法；化学法主要包括化学混凝法、氧化法、电化学方法等；生物化学法以及理化生组合工艺处理法等。如：凝聚、凝絮，吸附，臭氧化，电化学法和真菌脱色等。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种简单的、无污染的由废旧电池中制备纳米二氧化锰的方法，该方法制备的纳米二氧化锰可作为高效催化剂用于降解碱性品红染料。

为解决上述问题，本发明提供了一种利用废旧电池制备纳米二氧化锰的方法，按以下步骤进行制备：

破碎筛分，将废旧电池破碎后进行筛分，得到黑色含锰混合物，将该黑色含锰混合物用2-4mol/L的H₂SO₄浸泡20-40min，然后抽滤，得到滤渣；

焙烧，将步骤抽滤后所得的滤渣送入马弗炉中在400-750℃下焙烧3-6h，冷却后得到棕色固体粉末；

浸出过滤，将步骤所得棕色固体粉末平铺在用NaOH处理过的新鲜铝片上，并将铝片放入现配制的20%左右的Na₂CO₃溶液中，反应20-48h后进行过滤，得到滤渣；