[发明专利]放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法

说明书

放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法，属于催化剂技术领域。通过外加直流放射型电场加速带某负电荷的MnO^4‑在溶液中定向迁移至负载材料附近，并发生氧化还原反应原位生长MnOx空心纳米管，从而达到反应过程时间短、负载多、生成物形貌改变的目的。并且在改变电场结构之后，改变了MnOx的形貌，得到一种可在室温下快速降解低浓度HCHO的MnOx空心纳米管状多孔催化材料。

技术领域

本发明涉及一种MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备工艺，属于锰氧化物催化剂技术领域。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，多式多样的家居装饰、方便出行的私家车辆、各种各样的生活化工用品慢慢走进了普通老百姓的生活，使人们的生活水平不断提高。但正是这些为我们带来便利生活的工业产品中，有很大一部分会在我们使用的过程中释放出对人类健康产生威胁的有毒有害气体污染物，其中HCHO便是主要的有机气体污染物之一。众多的科研人员开始积极地寻找一种可以用于实际生活中去除HCHO的可行方案，目前已取得一定进展的技术可大致分为吸附和催化法。吸附法通常是通过化学或者物理手段固定空气中的污染物从而起到净化空气的作用，并不能真正地分解氧化HCHO，但是催化氧化法可以使有机污染物发生氧化还原反应最终生成H₂O和CO₂。催化氧化法又分为光催化氧化分解、贵金属催化、过渡金属及氧化物催化分解这几类，其中光催化需要光照条件才可以氧化HCHO，因此具有一定的限制条件，而贵金属催化虽然可以在较低的温度下实现较好的催化效果，但是其价格昂贵在目前仍然是一个无法逾越的障碍，因此研究人员将目光投向了过渡金属氧化物催化剂上。在过渡金属氧化物的催化剂中，由于MnO₂的高催化活性以及其稳定、安全等其它特性，使得它具有相对最好的催化性能。

CCs作为电极原位生长MnOx得到纳米管负载的催化材料。目前已有文献中提到在载体上原位生长MnO_x纳米颗粒的制备工艺，例如将碳纤维布(CCs)浸置到配置好的KMnO₄溶液中，在一定温度下使MnO₄^-中的锰与碳原子之间的电子转移，发生氧化还原反应，最终原位生长(原位生长法：是制备复合材料的一种新方法，以某种特定材料为基体，利用电化学或物理方法在基体上接枝、聚合、单载、沉积结合另一种功能体，由此得到在基体上原位生长的复合材料，其同时具有两者的优点。)在载体CCs上得到MnO_x纳米颗粒。这样的工艺可以使得生成的MnO_x纳米颗粒不许任何粘着剂便可牢固的附着在载体上，降低了粉末的聚集程度、增大了催化剂的比表面积，从而使得催化效果很大程度地提高了。然而该方法还存在着很大的局限性，由于氧化还原反应生成的MnO_x微粒的重力作用，会使其难以在载体表面均匀地附着，制备时间时间长、附着效率低。

MnOx空心纳米管状多孔催化材料可在室温下有效催化氧化低浓度HCHO。由于MnOx具有成本低、易于制备、催化活性高等优势，因而被视为一种理想的去除空气中甲醛的催化材料。MnOx纳米片、MnOx纳米棒、MnOx纳米线等在氧化去除HCHO的领域都有所报道，但是目前在室温条件下对低浓度HCHO的催化氧化研究较少。而MnOx空心纳米管的形貌使得催化剂的比表面积大大增强，有利于更多活性位点的暴露，因而使得其催化活性得到提高，并且可以在室温的条件下对于超低浓度HCHO具有很好的催化效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备工艺，采用外加直流电源，在KMnO₄溶液中产生一个电场，从而促使带负电荷的MnO^4-在电场力的作用下加速迁移至负载材料表面或附近，发生氧化还原反应原位生长MnO_x颗粒，从而达到缩短制备时长、提高附着效率、增大附着均匀性，最终得到可在室温下用于高效降解低浓度HCHO的催化材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术手段。