二氧化锰负载PtPd双金属纳米球的及其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了二氧化锰负载PtPd双金属纳米球的及其制备方法及应用，将苯胺加入含有盐酸、二氧化硅的溶液中，再加入盐酸与过硫酸铵的混合液，反应得到SiO

【技术实现步骤摘要】
二氧化锰负载PtPd双金属纳米球的及其制备方法及应用
本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种新型二氧化锰负载PtPd双金属纳米球的及其制备方法及应用。
技术介绍
挥发性有机化合物（VOCs）作为一种光化学烟雾和臭氧的重要前驱体，会导致各种各样的环境问题。在所有这些VOCs处理技术中，催化氧化技术因其低温，高效且无二次污染物而成为最有前途的解决方案。因此，开发用于VOCs降解的高效，低温和低成本催化剂是关键因素。负载型贵金属催化剂（Pt，Pd，Au等）被证明具有出色的VOC催化氧化性能。MnO2作为一种过渡态金属氧化物因为其无毒性、低价和高活性被广泛用来催化降解VOCs，而改变二氧化锰的形貌和负载贵金属是提升Mn基催化剂催化活性的关键。但是现有技术存在制备复杂、原料昂贵等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够在低温条件下催化降解甲苯气体，并生成无害的水和二氧化碳的无机功能材料。为达到上述目的，本专利技术具体技术方案如下：一种二氧化锰负载PtPd双金属纳米球，其制备方法包括以下步骤：（1）将SiO2@PANI置于KMnO4水溶液中，经过搅拌、洗涤、热处理、碱泡、静置，得到二氧化锰纳米球（MMNs）；（2）将所述二氧化锰纳米球与含有铂盐、钯盐的溶液混合后干燥、煅烧、还原，得到二氧化锰负载PtPd双金属纳米球（PtPd/MMNs）。一种处理气体中甲苯的方法，包括以下步骤：（1）将SiO2@PANI置于KMnO4水溶液中，经过搅拌、洗涤、热处理、碱液泡、静置，得到二氧化锰纳米球（MMNs）；（2）将所述二氧化锰纳米球与含有铂盐、钯盐的溶液混合后干燥、煅烧、还原，得到二氧化锰负载PtPd双金属纳米球（PtPd/MMNs）；（3）将含有甲苯的气体通过二氧化锰负载PtPd双金属纳米球，完成气体中甲苯的处理。本专利技术中，步骤（1）中，KMnO4水溶液的浓度为0.2M，碱液为5M氢氧化钠水溶液，热处理为200℃处理4小时；步骤（2）中，铂盐为氯铂酸，钯盐为氯钯酸。本专利技术限定步骤（1）反应条件，有利于形成改性结构的氧化锰纳米球，为步骤（2）的反应提供了良好的比表面和孔径。本专利技术中，冰浴下，将苯胺加入含有盐酸、二氧化硅的溶液中，再加入盐酸与过硫酸铵的混合液，反应得到SiO2@PANI；优选的，盐酸浓度为1M，二氧化硅、苯胺的用量比为7mg∶0.7～1mL；进一步优选的，反应24h后离心、洗涤得到SiO2@PANI。本专利技术中，步骤（2）中，氯铂酸水溶液与氯钯酸水溶液混合，得到含有铂盐、钯盐的溶液，优选的，含有铂盐、钯盐的溶液中，铂钯摩尔比为0.4～2.5∶1，比如为7:3、5:5、3:7，进一步优选的，氯铂酸水溶液中的PtCl2、氯钯酸水溶液中的PdCl2的浓度均为0.001g/ml；还原在氢气环境下进行，还原的温度为150~200℃，时间为1～2小时，优选180℃、1.5小时；煅烧的温度为200~300℃，时间为1～2小时，优选250℃煅烧1.5小时。本专利技术中，步骤（2）中，二氧化锰纳米球与含有铂盐、钯盐的溶液的用量比为1g∶0.8～1.2mL，优选1g∶1mL。本专利技术首先硬模板刻蚀法和煅烧法制备MMNs，再将对甲苯气体有催化降解效果的铂钯双金属通过浸渍法和煅烧法，负载到MMNs上，实现其在降解甲苯气体方面能够得到广泛地应用。因此，本专利技术还进一步公开了PtPd/MMNs在降解甲苯中的应用，或者PtPd/MMNs在制备甲苯降解材料中的应用。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：1.本专利技术采用简单易操作的硬模板刻蚀法和煅烧法，制得MMNs，制备工艺简单，材料来源丰富，有利于实现制备成本的降低，易实现大规模生产；二氧化锰材料比表面积大，活性高，且负载贵金属纳米材料后在VOCs催化燃烧中表现出了较高的活性，可广泛应用于甲苯的催化氧化。本专利技术二氧化锰负载PtPd双金属纳米球大大提高了有机分子在催化剂中的扩散率，也提高了其比表面积，这使得负载其上的金属纳米颗粒能够暴露出更多的活性位点。2.本专利技术PtPd/MMNs中，将铂与钯混合形成铂钯双金属，这不仅进一步提高了催化剂对甲苯的催化效果，还降低了催化剂的成本。3、本专利技术克服了处理甲苯气体的传统方法包括吸附法、燃烧法、光催化降解法以及生物降解法的缺陷，采用热催化技术可以实现在低温下降解甲苯，且产物为无害的水和二氧化碳，这大大降低了处理成本和能耗，也对自然环境非常友好。附图说明附图1为MMNs电镜图（SEM）和透射电镜图（TEM）；附图2为PtPd/MMNs元素扫描图；附图3为MMNs、不同铂钯比例PtPd/MMNs对甲苯的光催化降解效果曲线。附图4为Pt0.7Pt0.3/MMNs降解甲苯循环效果图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。本专利技术将苯胺加入含有盐酸、二氧化硅的溶液中，再加入盐酸与过硫酸铵的混合液，反应得到SiO2@PANI；将SiO2@PANI置于KMnO4水溶液中，经过搅拌、洗涤、热处理、碱泡、静置，得到二氧化锰纳米球（MMNs）；将所述二氧化锰纳米球与含有铂盐、钯盐的溶液混合后干燥、煅烧、还原，得到二氧化锰负载PtPd双金属纳米球（PtPd/MMNs）。实施例一二氧化锰：将7mgSiO2添加到70ml去离子水中，然后添加10mlHCl（1M），将混合物在冰浴下搅拌20分钟，并将0.8ml苯胺分散在上述溶液中；然后在搅拌下滴入4mLHCl（1M）与2g(NH4)2S2O4的混合溶液，十分钟滴完，再保持冰浴聚合反应24h；然后离心、沉淀物水洗涤3次后真空干燥15小时，制得SiO2@PANI，聚苯胺包裹二氧化硅。将上述制得的SiO2@PANI置于40mLKMnO4水溶液（0.2M）中，搅拌半小时后洗涤干燥，并在200℃下热处理4小时，制得SiO2@MnO2；将制得的SiO2@MnO2置于100mL氢氧化钠水溶液（5M）中，静置一天，过滤洗涤干燥，制得二氧化锰纳米球（MMNs）。为了观察MMNs的形貌，采用扫描电镜和透射电镜对本实施例制备的产品进行表征，附图1是本实施例制备的MMNs的扫描电镜图（a）和透射电镜图（b）。在上述方法中，不加入二氧化硅，其余不变，得到二氧化锰纳米球（MNs），用于对比。实施例二氯铂酸水溶液与氯钯酸水溶液混合，得到含有铂盐、钯盐的溶液，其中，铂钯摩尔比为7:3，氯铂酸水溶液中的PtCl2、氯钯酸水溶液中的PdCl2的浓度均为0.01g/ml。负载铂钯双金属纳米颗粒的MMNs：将1g步骤（1）中所制得的产物二氧化锰纳米球（MMNs）与1mL含有铂盐、钯盐的溶液室温搅拌混合15分钟后真空干燥，再使用管式炉250℃煅烧1.5小时，然后在氢气环境下180℃还原1.5小时制得负载铂钯双金属纳米颗粒的介孔氧化锰纳米球（PtPd/MMNs），记为Pt0.7Pd0.3/MM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化锰负载PtPd双金属纳米球，其特征在于，所述二氧化锰负载PtPd双金属纳米球的制备方法包括以下步骤：/n（1）将SiO

【技术特征摘要】
1.一种二氧化锰负载PtPd双金属纳米球，其特征在于，所述二氧化锰负载PtPd双金属纳米球的制备方法包括以下步骤：
（1）将SiO2@PANI置于KMnO4水溶液中，经过搅拌、洗涤、热处理、碱泡、静置，得到二氧化锰纳米球；
（2）将所述二氧化锰纳米球与含有铂盐、钯盐的溶液混合后干燥、煅烧、还原，得到二氧化锰负载PtPd双金属纳米球。


2.根据权利要求1所述二氧化锰负载PtPd双金属纳米球，其特征在于，步骤（1）中，KMnO4水溶液的浓度为0.2M，碱液为5M氢氧化钠水溶液，热处理为200℃处理4小时；步骤（2）中，铂盐为氯铂酸，钯盐为氯钯酸。


3.根据权利要求1所述二氧化锰负载PtPd双金属纳米球，其特征在于，步骤（1）中，冰浴下，将苯胺加入含有盐酸、二氧化硅的溶液中，再加入盐酸与过硫酸铵的混合液，反应得到SiO2@PANI。


4.根据权利要求1所述二氧化锰负载PtPd双金属纳米球，其特征在于，步骤（2）中，氯铂酸水溶液与氯钯酸水溶液混合，得到含有铂盐、钯盐的溶液；含有铂盐、钯盐的溶液中，铂钯摩尔比为0.4～2.5∶1。


5.根据权利要求1所述二氧化锰负载PtPd双金属纳米球，其特征在于，步骤（2）中，还原在氢气环境下进行，还原的温度为150~200...

【专利技术属性】
技术研发人员：路建美，陈冬赟，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32