[发明专利]过氧化氢分解的锰氧化物催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种过氧化氢分解的锰氧化物催化剂的制备方法及其应用，所述的锰氧化物催化剂分别为δ‑MnO₂、α‑MnO₂、β‑MnO₂、γ‑MnO₂、γ‑Mn₃O₄和α‑Mn₂O₃中的任意一种或者任意几种的混合物。在常温常压下催化剂分解过氧化氢，并能将过氧化氢浓度降低到1ppm以下。本发明所提供的锰氧化物催化剂的制备方法简便易行、低污染且易控制、对设备要求低、可控程度高、原料来源广、生产成本低；同时所制备的催化剂，相比于现有技术所制备的催化剂，有更强的过氧化氢分解能力，因而具有较好的实际应用推广价值。

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物催化剂的制备方法及其应用，尤其是涉及一种过氧化氢分解的锰氧化物催化剂的制备方法及其应用，应用于去除水和空气等环境介质中的过氧化氢技术领域。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)是工业、医疗和制药等行业广泛使用的化学品，具有强氧化性，能对不少物质发生化学氧化反应。此外，在适当的活化剂存在下，过氧化氢能分解产生活性很强的·OH自由基，因而会显现更强的氧化性。在工业、医疗和制药等行业，由于过氧化氢能够对病原微生物产生抑制、乃至杀灭效果，而被用作灭菌消毒剂。近几年来，汽化过氧化氢日益广泛地用于制药与医疗行业和生物研究场所的灭菌消毒，由于其效率高、最终分解为水和氧气、安全与环保，正成为甲醛、臭氧等传统灭菌消毒剂的替代品。但是用过氧化氢灭菌消毒之后常会残留少量或微量的过氧化氢，这些残留过氧化氢必须去除，以防止对人体健康和环境质量产生不利影响。

去除水和空气等环境介质中残留过氧化氢的最好方法是使其分解。常用的H₂O₂的分解方法有热分解和催化分解等，其中催化分解法是利用催化剂引发过氧化氢分解，该过程简单、快速，容易操作。目前实际应用中涉及的过氧化氢分解催化剂大多为二氧化锰，但二氧化锰晶型种类多，由于对二氧化锰的晶型等材料属性识别不严格，实际采用的二氧化锰的产品特性差异很大，导致其催化分解过氧化氢的效果不一致。二氧化锰，其晶体资源丰富、价格低廉、以锰氧化物八面体为基础，可形成多种晶体结构，常见的有链状或隧道结构的α、β、γ和δ型。值得重视的是，不同晶型的二氧化锰对过氧化氢的催化分解效果不同；除了二氧化锰，其他不同的锰氧化物也对过氧化氢的催化分解产生一定的效果。因此，鉴别和应用高效和材料属性确切的过氧化氢分解催化剂仍是必要和有价值的。如何通过合成工艺的设置，获得所需晶型和种类的锰氧化物，以便根据待处理的水和空气等环境介质中的H₂O₂和其他成分条件，获得高质量和高效率的对H₂O₂的分解去除效果，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种过氧化氢分解的锰氧化物催化剂的制备方法及其应用，通过制备不同晶型、不同类别的锰氧化物及其对过氧化氢催化分解的应用，得到对过氧化氢催化分解效果更佳的锰氧化物，并根据待处理的水和空气等环境介质中的成分条件，提供所需的锰氧化物催化剂。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种过氧化氢分解的锰氧化物催化剂的制备方法，所述锰氧化物为δ-MnO₂、α-MnO₂、β-MnO₂、γ-MnO₂、γ-Mn₃O₄和α-Mn₂O₃中的任意一种或者任意几种的混合物；所述不同晶型的锰氧化物采用不同的制备方法：

其中，所述δ-MnO₂的制备方法具有如下的过程和步骤：