一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的方法及ZnMn2O4催化剂和其应用技术

本发明专利技术涉及一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂方法及ZnMn2O4催化剂和其应用，包括如下步骤：S100、以Mn(CH3COO)2·

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及纳米材料制备和光热催化
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]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：
[0007]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；
[0008]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。
[0009]本专利技术的有益效果是：本专利技术利用尖晶石结构化合物ZnMn2O4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 ZnMn2O4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，ZnMn2O4催化剂的制备原料来源广泛、易得。
[0010]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0011]进一步，溶剂热反应的反应温度为140℃～200℃，反应时间为5
‑
20h。
[0012]进一步，乙醇和N
‑
N二甲基甲酰胺的体积比例为3:2，草酸含量为1
‑
2g。
[0013]进一步，S200具体为：将ZnMn2O4前驱体置于马弗炉中，升温保持一定时间，结束后冷却至室温，得到暴露{010}晶面的ZnMn2O4催化剂。
[0014]进一步，升温保持一定时间具体为升温速率为2℃/mi n，升温到600℃，保持600℃恒温煅烧2
‑
10h。
[0015]本专利技术的另一技术方案如下：
[0016]一种暴露晶面的ZnMn2O4催化剂，采用上述任一进一步方法制备而得。
[0017]本专利技术的另一技术方案如下：
[0018]一种暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的应用，采用上述任一进一步方法制得的ZnMn2O4催化剂，对甲苯进行光热催化氧化。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的方法步骤图；
[0020]图2为本专利技术一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的方法及ZnMn2O4催化剂和其应用具体实施例1
‑
3分别制备得到的ZMO
‑
A、ZMO
‑
B、ZMO
‑
C的XRD 谱图；
[0021]图3为本专利技术一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4光热催化剂的方法及 ZnMn2O4催化剂和其应用具体实施例1制备得到的ZMO
‑
A的SEM谱图；
[0022]图4为本专利技术一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4光热催化剂的方法及 ZnMn2O4催化剂和其应用具体实施例1制备得到的ZMO
‑
A的HRTEM谱图；
[0023]图5
‑
6为本专利技术一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4光热催化剂的方法及 ZnMn2O4催化剂和其应用具体实施例2
‑
3分别制备得到的ZMO
‑
B和ZMO
‑
C的 SEM谱图；
[0024]图7为本专利技术一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4光热催化剂的方法及 ZnMn2O4催化剂和其应用具体实施例1
‑
3分别制备得到的ZMO
‑
A、CMO
‑
B、CMO
‑
C 的光热催化氧化甲苯的效果图。
具体实施方式
[0025]本专利技术实施例1一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的方法，包括如下步骤：
[0026]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；
[0027]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。
[0028]本专利技术实施例2一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的方法，在实施例1的基础上，溶剂热反应的反应温度为140℃～200℃，反应时间为 5
‑
20h。
[0029]本专利技术实施例3一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的方法，在实施例1的基础上，乙醇和N
‑
N二甲基甲酰胺的体积比例为3:2，草酸含量为 1
‑
2g。
[0030]本专利技术实施例4一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的方法，在实施例1的基础上，S200具体为：
[0031]将ZnMn2O4前驱体置于马弗炉中，升温保持一定时间，结束后冷却至室温，得到暴露{010}晶面的ZnMn2O4催化剂。
[0032]本专利技术实施例5一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的方法，在实施例4的基础上，升温保持一定时间具体为升温速率为2℃/mi n，升温到 600℃，保持600℃恒温煅烧2
‑
10h。
[0033]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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。2.根据权利要求1所述的一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的方法，其特征在于，所述溶剂热反应的反应温度为140℃～200℃，反应时间为5
‑
20h。3.根据权利要求1所述的一种可控合成暴露晶面的ZnMn2O4催化剂的方法，其特征在于，所述乙醇和所述N
‑
N二甲基甲酰胺的体积比例为3:2，所述草酸含量为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张高科，程强，李源，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
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