[发明专利]一种MnOx

说明书

本发明公开了一种MnO_x‑MOF‑Gr复合材料及其制备方法和应用，该方法包含：(1)将四水氯化锰和对苯甲酸溶解于水和N,N二甲基甲酰胺的混合液中，在100～160℃下水热反应，反应结束后处理，得到Mn‑MOFs晶体材料；(2)将所述Mn‑MOFs晶体材料加入到石墨烯分散液中，分散均匀；(3)将步骤(2)得到的混合液与氧化剂水溶液在20～60℃下混合并反应，得到MnO_x‑MOF‑Gr复合材料。本发明制备的复合材料具有高比表面积、富含表面吸附氧物种，能够在室温下对低浓度甲醛进行快速有效的降解，而且其制备工艺简单、节能，不加入任何贵金属，材料成本较低，能够大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种复合材料，具体涉及一种MnO_x-MOF-Gr(锰氧化物-金属有机框架化合物-石墨烯)复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着甲醛作为工业原料在现代生活中室内家具材料以及车内装潢材料中的广泛应用，室内环境中甲醛污染问题也日益严重。甲醛对人的呼吸系统有很大的危害，会刺激咽喉并伴有恶心呕吐等症状，长期处在存在甲醛的环境中甚至有致癌的风险。

目前，已经实际应用在室内空气净化领域中的方法主要有两种：①利用活性炭等多孔材料进行物理吸附；②利用贵金属材料进行催化氧化。例如，中国专利CN 10435417A中公开了一种去除甲醛用的活性炭，但是利用活性炭材料吸附的甲醛会由于吸附材料所处环境的改变而造成甲醛脱附，从而造成二次污染危害健康；中国专利CN 102284288A公开了一种高效室温去除甲醛催化剂，该催化剂以Pt为活性组分，虽然在室温下对甲醛有较高的去除性能，但由于其成本较高，限制了该材料在室内空气净化领域的大规模应用。

利用非贵金属氧化物，比如锰基氧化物对室内甲醛进行催化氧化，使其完全分解为二氧化碳和水是目前较有前景一类室内空气净化技术。例如，中国专利CN 107754785A公开了一种用于低温催化氧化甲醛的石墨烯-氧化锰复合催化剂，该催化剂在65℃下对甲醛具有优异的去除性能。然而，相对于室温条件，该温度仍属于较高的反应温度，对室温下空气净化领域的材料发展不能起到有效的指导作用。并且，在目前的研究中，二氧化锰在室温下对甲醛的转换率不高。因此，研发一种的高效低成本、在室温下对低浓度甲醛具有优异去除性能的催化氧化材料具有深远的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种MnO_x-MOF-Gr复合材料及其制备方法和应用，解决了现有材料在室温去除甲醛效果差的问题，能够在室温分解低浓度甲醛气体。

为了达到上述目的，本发明提供了一种MnO_x-MOF-Gr复合材料的制备方法，该方法包含：

(1)将四水氯化锰和对苯甲酸溶解于水和N,N二甲基甲酰胺的混合液中，在100～160℃下水热反应，反应结束后处理，得到Mn-MOFs晶体材料；

(2)将所述Mn-MOFs晶体材料加入到石墨烯分散液中，分散均匀；

(3)将步骤(2)得到的混合液与氧化剂水溶液在20～60℃下混合并反应，得到MnO_x-MOF-Gr复合材料。

优选地，在步骤(1)中，所述四水氯化锰和对苯甲酸的质量比为1～5： 1。

优选地，在步骤(1)中，所述水热反应时间为1～5h。

优选地，在步骤(1)中，所述水和N,N二甲基甲酰胺的体积比为1：5。

优选地，在步骤(2)中，所述石墨烯分散液为石墨烯的水溶液，其中，石墨烯和水的用量比为5～25mg：10～20mL。

优选地，在步骤(3)中，所述氧化剂包含：过氧化氢、高锰酸钾、高氯酸、草酸铵和尿素中的任意一种。

优选地，在步骤(3)中，所述氧化剂与四水氯化锰的质量比为4～10：1。