[发明专利]一种层状钴锰双金属氧化物的制备方法及其产品

说明书

本发明属于钴锰氧化物制备的技术领域，并公开了一种层状钴锰双金属氧化物的制备方法及其产品。该制备方法包括下列步骤：(a)将含有二价钴的水溶性钴盐和含有二价锰的水溶性锰盐混合均匀形成前驱体水溶液，然后将前驱体水溶液加入碱性的高锰酸钾或高猛酸钠的水溶液中混合搅拌反应生成沉淀物；(b)将沉淀物滤出后进行水热反应，对反应后的产物进行抽滤洗涤，去除残留溶剂并干燥后获得所需的层状钴锰双金属氧化物。通过本发明，获得的层状钴锰双金属氧化物具形貌均一，钴和锰元素高度均匀沉淀，比表面积大，具有极佳的甲苯催化燃烧活性，且涉及的制备方法简单，对设备要求简单，原料价格低廉，制备能耗低，重复性好，适合推广应用。

技术领域

本发明属于钴锰氧化物制备的技术领域，更具体地，涉及一种层状钴锰双金属氧化物的制备方法及其产品。

背景技术

目前常用的气体净化技术包括催化氧化技术、光催化技术、吸附净化技术等，然而上述技术由于存在各种缺陷并不能达到理想的效果。例如，苯系物仅在几种贵金属催化剂上得以实现低温催化燃烧，且贵金属的用量较大，因而成本较高。光催化技术是一种在常温常压下使用的高级氧化技术，通常以TiO2纳米粉体或薄膜作为光催化剂，以紫外灯为光源，对污染物进行光催化氧化脱除。但由于空气中苯系物污染物的浓度一般低于1.25mg/m3，对如此低浓度的污染物，光催化脱除效果不佳。吸附净化技术是利用活性炭、分子筛、活性氧化铝等大比表面的多孔吸附材料对污染物进行吸附处理。但其受吸附容量和空气中水分子等竞争吸附的影响，会很快失效，并且存在二次污染，再生困难的问题。

钴锰复合氧化物是一种具有广泛用途的新型材料，由于其含有两种不同的金属离子以及具有特殊的尖晶石型晶体结构，因此在磁学、电子学、催化、能量转化和储存等方面都有着极大的应用前景。钴锰复合双金属氧化物催化剂在催化氧化技术中也具有十分巨大的应用潜力，例如Aguilera等人发现钴锰氧化物可以完全催化燃烧甲苯(AppliedCatalysis B:Environmental 104(1-2):144-150.)。然而，该报道中的钴锰催化剂活性差，需要300度以上才可以实现甲苯的完全催化燃烧，所需温度较高，因而能耗过高，不利于实际应用。

在现有技术中，制备钴锰复合氧化物的方法主要局限于高温固相法和溶胶凝胶法，这些方法都需要较高的温度和较长的反应时间，同时粒子的形貌和结构不容易得到控制，例如陈乾旺在CN102437324中将钴氰酸根配合物纳米粒子在空气中煅烧预定时间，煅烧温度为400℃，煅烧后获得钴锰复合氧化物纳米粒子；张登松在CN103752322中将固定钴、锰原子比的钴盐、锰盐的混合盐水溶液中，依次加入适量乙醇及适量浓度的碳酸氢铵水溶液后经洗涤、干燥、焙烧制得具有特定微纳复合结构立方状的尖晶石相钴锰氧化物催化剂；徐秀峰在CN103877989A中用弱碱沉淀法合成钴锰二元金属氢氧化物，在350℃～550℃温度下焙烧制备钴锰二元金属氧化物。综上，采用上述方法制备得到的钴锰复合材料没有均一的形貌和尺寸，且由于钴与锰的溶度积不同，钴锰的沉淀顺序不同，难以同时沉淀，不利于形成高度均匀的钴锰氧化物，不利于复合材料催化活性的提升。因此，开发一种形貌规整、尺寸均一，高度均匀的钴锰复合双金属氧化物的制备方法具有重要的理论价值和应用前景。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种层状钴锰双金属氧化物的制备方法及其产品，通过水热氧化还原沉淀法，其目的在于使得钴锰同时沉淀，由此解决钴锰氧化物形貌不规整、尺寸不均一，高度不均匀及催化活性低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种层状钴锰双金属氧化物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括下列步骤：

(a)将含有二价钴的水溶性钴盐和含有二价锰的水溶性锰盐混合并溶于水中，形成前驱体水溶液，然后将该前驱体水溶液加入含有高锰酸根的溶液中反应，反应过程中，二价钴、二价锰和高锰酸根发生氧化还原反应，使得钴和锰同时沉淀生成沉淀物；