[发明专利]一种可控合成暴露晶面的ZnMn2

说明书

本发明涉及一种可控合成暴露晶面的ZnMnsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;催化剂方法及ZnMnsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;催化剂和其应用，包括如下步骤：S100、以Mn(CHsubgt;3/subgt;COO)subgt;2/subgt;·4Hsubgt;2/subgt;O和Zn(CHsubgt;3/subgt;COO)subgt;2/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O为原料，加入草酸、乙醇和N‑N二甲基甲酰胺溶液，并通过溶剂热反应，得到ZnMnsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;前驱体；S200、将ZnMnsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;前驱体在600℃和空气的条件下得到暴露{010}晶面的ZnMnsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;催化剂。本发明的有益效果是：本发明利用尖晶石结构化合物ZnMnsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;良好的光吸收能力和光热转化能力，以及调控合适晶面可以暴露出大量的催化剂活性位点，采用溶剂热法和煅烧法相结合的制备工艺，获得的暴露{010}晶面的ZnMnsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;催化剂，其在较低环境温度下(156℃)实现甲苯污染物高效转化；且溶剂热法和煅烧法相结合的制备工艺，具有操作简单、安全、成本低等优点，ZnMnsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;催化剂的制备原料来源广泛、易得。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备和光热催化技术领域，具体涉及一种可控合成暴露晶面的ZnMn₂O₄催化剂的方法及ZnMn₂O₄催化剂和其应用。

背景技术

现代工业的不断发展使挥发性有机化合物(VOCs)排放量逐渐增长，对自然环境和人类健康造成了严重危害。因此，对VOCs的催化氧化技术研究越来越受科研工作者的关注。在现有技术中，热催化氧化技术被认为是去除VOCs的有效技术之一。虽然热催化氧化技术通过外部加热输入能量使环境温度升高的方式可以有效降解VOCs，但该过程能耗高，成本大，不利于该技术的绿色发展应用。相比热催化技术，光热催化技术除了能利用太阳能光中的紫外光和可见光，占太阳能光谱中大部分能量的近红外光以及中红外光也可以得到有效利用。催化剂通过吸收光子将其转化为热能，可以有效矿化VOCs。此外，光热催化过程中催化剂表面良好的光吸收能力和光热转换能力使催化剂表面的局部温度在短时间内迅速升高。该过程有利于VOCs在催化剂表面快速高效反应，同时可以降低光热催化过程的环境温度，大大降低VOCs催化氧化需要的外部能量。

基于以上讨论，如能探索一种既可以实现高效光热吸收和光热转换效率又具有光热催化活性的材料，将有望在不借助额外热能输入的情况下，开发低温有效去除VOCs的绿色、节能环保技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供可控合成不同暴露晶面的ZnMn₂O₄催化剂的方法及其应用，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种可控合成暴露晶面的ZnMn₂O₄催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、以Mn(CH₃COO)₂·4H₂O和Zn(CH₃COO)₂·2H₂O为原料，加入草酸、乙醇和N-N二甲基甲酰胺溶液，并通过溶剂热反应，得到ZnMn₂O₄前驱体；

S200、将ZnMn₂O₄前驱体在600℃和空气的条件下得到暴露{010}晶面的 ZnMn₂O₄催化剂。