[发明专利]用于过氧化氢分解的锰氧体催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于过氧化氢分解的锰氧体催化剂及其制备方法和应用，制备方法包括将M盐和Mn盐溶于水中配成M盐和Mn盐的混合溶液，M为锂、钠、钾、铷、铯、钫、铍、镁、钙、锶、钡和镭中的至少一种元素，将混合溶液滴加至柠檬酸溶液中，得到M‑Mn‑柠檬酸混合溶液，在水温≥80℃的水浴下搅拌，将所得凝胶干燥，将干凝胶先升温至600℃以上保温去除有机物，冷却后再加热至不低于900℃保温，得到锰氧体催化剂。该锰氧体催化剂具有很高的过氧化氢催化分解能力，制备方法过程简单、可重复大量制备、生产成本低、制备条件容易实现，可高效应用于去除环境介质中的过氧化氢，分解去除率高，循环使用效果好。

技术领域

本发明属于环境催化技术领域，涉及一种金属氧化物催化剂及其制备方法和应用，尤其涉及一种用于过氧化氢分解的锰氧体催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

过氧化氢分解是已知最古老的反应之一。工业级过氧化氢在造纸行业中用于漂白纸浆和废纸脱墨，可以得到白度满意的纸浆。工业级过氧化氢在纺织领域用于漂白纤维，可以赋予天然纤维和人造纤维稳定的化学白度而不损坏纤维本身。电子级过氧化氢在电子工业中用于清洗硅片、蚀刻印刷电路板，这种化学物质通常用于不同的工业应用，在医疗、制药方面过氧化氢也得到了广泛的应用。但与此同时，过氧化氢的大量使用会对人体健康和环境保护带来许多新的问题，这就需要我们开发设计高效催化剂去除环境中残留的过氧化氢。

最好的办法就是寻找一种新型的催化分解过氧化氢的优良催化剂。现有的许多金属都能对过氧化氢分解起到很好的催化作用。在金属催化剂中，贵金属催化过氧化氢分解的活性较高，比如Pt、Ir、Pd、Ru、Rh等金属单质及合金粉末等，但是高昂的价格成本阻碍了贵金属催化剂的大规模使用。为了寻找更实用的催化剂，研究的目标转向更加廉价的过渡金属氧化物，发现锰氧化物具有优异的催化性能，它的高效，稳定，可控性都很符合人们的期望。但是，随着社会经济的快速发展，人们对于催化剂的性能提出了更高的要求，原有的锰氧化物已经不能满足医疗、制药方面的需要。为了进一步提高金属氧化物催化剂的过氧化氢分解能力，有必要继续开发新型金属氧化物催化剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有很高的过氧化氢催化分解能力的用于过氧化氢分解的锰氧体催化剂，还提供一种制备过程简单、可有效提高催化过氧化氢分解能力、可重复大量制备、生产成本低、制备条件容易实现的用于过氧化氢分解的锰氧体催化剂的制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种用于过氧化氢分解的锰氧体催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)以可水溶性的M盐和Mn盐为前驱体盐，所述M盐中的M为锂、钠、钾、铷、铯、钫、铍、镁、钙、锶、钡和镭中的至少一种元素，将M盐和Mn盐溶于水中，配制成M盐和Mn盐的混合溶液；

(2)将M盐和Mn盐的混合溶液滴加至柠檬酸溶液中，得到M-Mn-柠檬酸混合溶液；

(3)将M-Mn-柠檬酸混合溶液在水温≥80℃的水浴条件下进行搅拌，得到反应产物凝胶，将凝胶干燥至凝胶中的水分去除，得到干凝胶，将干凝胶以1℃/min～3℃/min的升温速度升温至600℃以上(≥600℃)进行一次锻烧，保温直至去除有机物，将所得焙烧产物冷却后，再以1℃/min～3℃/min的升温速度加热至不低于900℃(≥900℃)，保温至少12h，得到锰氧体催化剂。

上述的用于过氧化氢分解的锰氧体催化剂的制备方法，优选的，步骤(1)和步骤(2)中，M盐、Mn盐、柠檬酸溶液中的柠檬酸的摩尔比为1∶3～5∶9～12。

上述的用于过氧化氢分解的锰氧体催化剂的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述M盐包括硝酸钙、硝酸镁、硝酸锶、硝酸铍和硝酸锂中的至少一种盐。

上述的用于过氧化氢分解的锰氧体催化剂的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述硝酸钙为四水合硝酸钙，所述硝酸镁为六水合硝酸镁，所述硝酸锰为六水合硝酸锰。