本发明专利技术公开了一种二氧化锰载银纳米粒子材料的制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：将二氧化锰分散至银的前驱体溶液中，用还原法将银纳米粒子均匀负载于二氧化锰载体上，洗涤，在50～160℃下烘干；在200～520℃灼烧1～9h，即可制得所述二氧化锰载银纳米粒子材料。二氧化锰载体可为一维二氧化锰纳米线、一维的二氧化锰纳米棒和三维空心二氧化锰微球中的任意一种。本发明专利技术制备方法简单，普适性强，周期短，负载量可控，载体形貌在负载量很大时依然没有被破坏，负载均匀，成本低；所制的催化剂在低温下可将甲醛完全催化氧化成为无害的CO2和H2O。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于室内空气污染治理
，具体涉及。
技术介绍
氧化锰晶体结构具有锰在结构中以多种价态存在且其结构中含有不同形式晶体缺陷的特征，所以具备了新颖的物理和化学特性，又由于氧化锰材料的制备原料资源丰富，价格低廉，且原料和材料对环境友好，因此氧化锰在电化学领域、电磁领域和催化领域都有广泛的应用。二氧化锰是一种两性的过渡金属氧化物，除了具有氧化锰的特性，还具有比电容高，制备方法简单的特点。因此，二氧化锰在电化学领域、电磁领域和催化领域得到越来越广泛的应用。二氧化锰修饰上或者引入金属、石墨烯或碳纳米管后，二氧化锰的诸多性能得到了很大的提升，其中包括导电性的提高，材料稳定性的提高和催化性能的提高等。由于甲醛是室内空气的主要污染物质之一，它不仅刺激人体的眼睛粘膜和上呼吸道，长期接触和吸收还可能致癌，因此人们越来越关注如何去除室内空气中含有的甲醛。二氧化锰的优越性能使得其在去除甲醛方面已有诸多的研宄和应用。中国专利CN101497042A制备了一种以Pt为活性物质，以稀土氧化物，碱或碱土金属氧化物为助剂，以Mn3O4为载体的催化剂，当该催化剂的Pt含量为Iwt %时，在室温下即可将甲醛气体催化氧化为二氧化碳和水，甲醛的转化率可达100%。但是该专利使用的Pt由于其稀缺性及价格昂贵，使得该催化剂在商业应用上受到抑制，因此寻找一种价格低廉且对甲醛具有较好催化效果的催化剂是去除甲醛催化剂未来发展的方向。中国专利CN102198404A制备一种可将金属银定向掺杂到纳米二氧化锰分子筛孔道中的载银纳米二氧化锰催化剂，该催化剂使用了银作为活性物质，对比以贵金属作为活性物质的催化剂具有制备成本低的优势，且在低温条件下即可将甲醛完全氧化为二氧化碳和水。但是该制备方法在使用双氧水时，由于溶液中含有金属银离子和二氧化锰，使得双氧水剧烈分解。即一方面，该方法的反应物质不能有效的利用，另一方面使用该方法进行批量生产时在操作上不仅操作不便，还存在一定的危险性。
技术实现思路
为解决现有技术中所使用的方法存在反应物质不能得到有效利用和操作存在一定危险性的问题，本专利技术的首要目的在于提供一种二氧化锰载银纳米粒子材料的制备方法，该方法反应物利用率高、操作安全和负载粒子分布均匀且普适性强，由该方法制备出来的二氧化锰载银纳米粒子材料在低温下可将甲醛催化氧化分解为二氧化碳和水。本专利技术的另一目的在于提供上述制备方法获得的二氧化锰载银纳米粒子材料。本专利技术的再一目的在于提供上述二氧化锰载银纳米粒子材料的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案:一种二氧化锰载银纳米粒子材料的制备方法，包括如下步骤:(I)配制银盐和稳定剂的混合溶液；(2)将二氧化锰载体加入到步骤⑴制得的混合溶液中，搅拌2?1min后，超声分散5s?2min，再搅拌5?20min得到悬池液；(3)将还原剂溶液加入到步骤(2)制得的悬浊液中，在-0.09?-0.1Mpa压力与40?80 °C温度下搅拌I?40h，然后于室温下冷却，过滤，清洗3?7次，在50?160 °C下供干5?12h ;(4)将步骤(3)中得到的产品于200?520°C灼烧I?9h，得到所述二氧化锰载银纳米粒子材料。上述制备方法中步骤(3)将还原剂加入悬浊液后优选在-0.09?-0.1Mpa压力与40?60°C温度下搅拌2?40h，步骤(4)中的灼烧时间有限为2?6h。步骤(I)中所述的混合溶液中银盐的浓度为0.001?0.05mol/L，稳定剂的浓度为0.001 ?0.05mol/Lo步骤(I)中所述的银盐为醋酸银、柠檬酸银、六氟锑酸银和硝酸银中的一种。步骤(I)中所述的稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、柠檬酸钠、十二烷基磺酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种，稳定剂的添加量与银盐摩尔比为0.5?5:1。步骤(2)所述的二氧化锰为α -晶型二氧化锰、β -晶型二氧化锰和γ -晶型二氧化锰中的一种。步骤(2)所述的二氧化锰为一维二氧化锰纳米线、一维的二氧化锰纳米棒和三维空心二氧化锰微球中的任意一种。步骤(3)所述的还原剂溶液中的还原剂为硼氢化钠、抗坏血酸、水合肼、甲醛和柠檬酸钠中的一种。一种二氧化猛载银纳米粒子材料，由上述制备方法获得，该二氧化猛载银纳米粒子材料中银的质量百分比为I?40%，二氧化锰的质量百分比为60?99%。所述二氧化锰载银纳米粒子材料中银的质量百分比为7?25%，二氧化锰的质量百分比为75?93%。上述二氧化锰载银纳米粒子材料在甲醛催化氧化中的应用。所述二氧化锰载银纳米粒子材料在对甲醛的催化氧化反应是在内径为4_的固定床反应器内进行，二氧化猛载银纳米粒子材料的填装量为50mg，进入固定床的反应气体为含有甲醛浓度为300ppm的空气，气体流速为30mL/min，反应温度为30?90°C。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果:由于本专利技术负载银的过程中使用了高于常温且在负压条件下进行的，致使纳米粒子更易吸附于载体，负载量也得以提高。同时在负载过程中一直搅拌，因此，负载更加均匀。对比一般的沉积负载法，由于还原负载的方法使用了稳定剂，因此负载的纳米粒子尺寸更小且更均一(如图4所示，负载的银纳米粒子的平均粒径约为3.7± 1.18nm)。本专利技术制备方法简单、普适性强、周期短，成本低；负载过程中反应物利用率高、操作安全稳定；负载量可控，负载纳米粒子分散度低，负载量很大时载体的结构依然没有被破坏；使用本方法制备出来的二氧化锰载银纳米粒子新材料不仅在在催化领域的应用如对甲醛的催化氧化具有实际应用，在电化学领域还具有潜在的应用。【附图说明】图1是三维α -晶型二氧化锰材料的透射电镜图。图2是实施例2所制得二氧化锰载银纳米粒子材料的透射电镜图。图3是实施例2所制得二氧化锰载银纳米粒子材料的扫描电镜图。图4是从实施例2所制得二氧化锰载银纳米粒子材料的透射电镜图经过测量统计所得的银纳米粒径分布图。图5是实施例1所制得二氧化锰载银纳米粒子材料，对比例I所制得材料和三维α-晶型二氧化锰材料对甲醛催化的活性图。【具体实施方式】下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。对比例I将0.674g的三维α -晶型二氧化锰加入150mL含0.158g柠檬酸银的柠檬酸银溶液中，超声分散均匀，浸渍2h，将悬浊液转移至旋转蒸发仪于60°C下蒸发，80°C干燥，300°C灼烧4h，制得对比例I样品(记为Ag-3D-Mn02)，其中银的质量分数为9.8%，二氧化锰的质量分数为90.2%。对比例2将0.674g的一维α -晶型二氧化锰(二氧化锰纳米线)加入150mL含0.159g硝酸银的硝酸银溶液中，超声分散均匀，浸渍2h，将悬浊液转移至旋转蒸发仪于60°C下蒸发，80°C干燥，300°C灼烧4h，制得对比例I样品。该样品在70°C时甲醛转化率为0%，在90°C时甲醛转化率为7%。对甲醛的催化氧化反应是在内径为4mm的固定床反应器内进行，催化剂的填装量为50mg，进入固定床的反应气体为含有甲醛浓度为300ppm的空气，气体流速为30mL/min，反应温度为30?90°C。实施例1一种二氧化锰载银纳米粒子材料的制备方法，包括如下步骤:(I)配制柠檬酸银和柠檬酸钠的混合溶液1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二氧化锰载银纳米粒子材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)配制银盐和稳定剂的混合溶液；(2)将二氧化锰载体加入到步骤(1)制得的混合溶液中，搅拌2～10min后，超声分散5s～2min，再搅拌5～20min，得到悬浊液；(3)将还原剂溶液加入到步骤(2)制得的悬浊液中，在‑0.09～‑0.1Mpa压力与40～80℃温度下搅拌1～40h，然后于室温下冷却，过滤，清洗3～7次，在50～160℃下烘干5～12h；(4)将步骤(3)中得到的产品于200～520℃灼烧1～9h，得到所述二氧化锰载银纳米粒子材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡建强，杨振前，陈永祥，彭俊英，邓修龙，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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