[发明专利]一种纳米多孔球状水钠锰矿及其制备方法和在甲醛降解中的应用

说明书

本发明属于甲醛催化技术领域，具体公开了一种纳米多孔球状水钠锰矿的制备方法，包括：步骤(1)：向二价锰源水溶液中滴加高锰酸盐A水溶液，搅拌下进行第一反应；其中，高锰酸盐A相对于二价锰源的摩尔比为0.5～2：1；步骤(2)：向第一反应的溶液体系中添加高锰酸盐B，随后将混合液密封在容器内升温进行第二反应，反应结束后分离得到纳米多孔球状水钠锰矿产物；高锰酸盐B相对于二价锰源的摩尔比为0.5～3.5：1；第二反应的温度为160～250℃。本发明制得的材料具有优异的甲醛催化性能。

技术领域

本发明属于纳米材料制造领域，特别涉及一种高效降解甲醛的纳米多孔球状水钠锰矿的制备方法。

技术背景

随着科技的发展和社会的进步，人类对室内装修的要求越来越高，随之产生的问题也越来越多。大多数的室内装修材料都含有一定量的甲醛，由此释放的甲醛气体也会通过污染室内的空气，进而危害人类的身体健康。因此亟需解决室内的空气污染问题。目前处理室内空气污染的手段有吸附法、生物法、等离子体法、光催化氧化法和热催化氧化法。其中，热催化氧化法因去除甲醛效果好、操作费用低而备受推崇。

热催化氧化法的关键在于催化剂的选择，主要分为贵金属和过渡金属氧化物。其中，贵金属催化剂的催化活性高，催化效果好。但由于储量低，价格高等因素，贵金属催化剂被限制了进一步的应用。因此，各国学者都将目光放在了过渡金属氧化物上。过渡金属氧化物中主要分为锰氧化物、钴氧化物或者复合氧化物。相比较于其他过渡金属氧化物，锰氧化物具有毒性低、活性高、结构稳定、形貌多样等特点吸引了各国学者的目光。

水钠锰矿，一种由MnO₆八面体与不同阳离子的水分子相互堆叠而成的层状氧化锰矿物，具有氧化能力强、比表面积大及离子交换量高等特点。水钠锰矿形貌的变化会引起其物理化学性质发生巨大的改变。对于目前文献中报道的水钠锰矿大多数以片状、花瓣状、球状为主。通过改变水钠锰矿的微观形貌，进而改变其比表面积，促进水钠锰矿满足于不同领域的需求。

然而，在室温条件下，现有报道的水钠锰矿对于甲醛的催化性能仍然比较低，需要在较高温度下才能实现对甲醛的去除。现有技术还缺少在常温条件下仍能表现出良好除甲醛性能的材料。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种成本低廉、操作简单、处理方便的纳米多孔球状水钠锰矿的制备方法。该材料不仅比表面积大，而且可以高效降解空气中的甲醛气体。

本发明第二目的在于，提供所述的制备方法制得的纳米多孔球状水钠锰矿。

本发明第三目的在于，提供所述的制备方法制得的纳米多孔球状水钠锰矿在甲醛降解方面的用途。

现有技术的水钠锰矿的形貌均匀性不理想，且通常为微米尺寸材料，该类材料在甲醛催化方面的性能有待提高，例如，常温下的甲醛降解性能较差，在实际应用中受到了限制，针对该技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种纳米多孔球状水钠锰矿的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：向二价锰源水溶液中滴加高锰酸盐A水溶液，搅拌下进行第一反应；其中，高锰酸盐A相对于二价锰源的摩尔比为0.5～2：1；

步骤(2)：向第一反应的溶液体系中添加高锰酸盐B，随后将混合液密封在容器内升温进行第二反应，反应结束后分离得到纳米多孔球状水钠锰矿产物；

高锰酸盐B相对于二价锰源的摩尔比为0.5～3.5：1；

第二反应的温度为160～250℃。

本发明创新地发现，预先向二价锰源水溶液中滴加高锰酸盐A进行第一反应，随后再添加高锰酸盐B进行第二反应，基于所述的二段反应思路，进一步配合所述各条件的控制，能够意外地实现协同，能够获得由纳米片组装形成的具有多孔、球形以及纳米尺寸的材料，更重要的是，采用该方法获得的材料在甲醛催化方面具有意料不到的降解优势。