一种金属-非金属双掺杂二氧化锰及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及光电催化技术领域，提供了一种金属

【技术实现步骤摘要】
一种金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光电催化
，尤其涉及一种金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]半导体氧化物因具有良好的光电催化性能，在环境污染方面拥有广阔的应用前景，尤其在水污染领域，半导体氧化物可有效催化降解废水中的有机污染物。目前，MnO2作为半导体氧化物的代表物质，因其具有储量丰富、物理化学性能良好及环境相容性好等特点在光电催化领域有更广泛的应用。但MnO2材料本身具有导电性低和活性位点不足等缺陷，使其光电催化活性受到了一定的限制，阻碍了其作为光电催化剂的大规模使用。
[0003]现有技术中，研究人员采用金属或非金属双掺杂的方法解决MnO2材料本身的缺陷，扩大光响应范围，提高MnO2的光电催化性能。目前常用的非金属元素有N、S及C，其掺杂的目的是引入新能级，使得禁带宽度减小；常用的金属元素有Ti、Bi、Co及Al等，其掺杂的目的是使导带降低，带隙减小，最终增强其光电催化活性。但是以上这些金属与非金属掺杂的效果不理想，MnO2材料催化活性的提高有限，对废水中有机污染物的降解率较低。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰及其制备方法和应用，本专利技术提供的金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰催化活性好，具有高的有机污染物降解率。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰，所述金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰的化学式为：(M
x
,S
y
)
‑
Mn1‑
x
O2‑
y
，其中M表示2价金属离子，为Ni
2+
、Cu
2+
，Zn
2+
及Fe
2+
中的任意一种，x＝y，x和y的取值范围为0.01～0.09。
[0007]优选的，所述x为0.01、0.03、0.05、0.07或0.09。
[0008]优选的，所述金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰包括(Zn
0.01
,S
0.01
)
‑
Mn
0.99
O
1.99
、(Zn
0.03
,S
0.03
)
‑
Mn
0.97
O
1.97
、(Zn
0.05
,S
0.05
)
‑
Mn
0.95
O
1.95
、(Zn
0.07
,S
0.07
)
‑
Mn
0.93
O
1.93
、(Zn
0.09
,S
0.09
)
‑
Mn
0.91
O
1.91
、(Ni
0.01
,S
0.01
)
‑
Mn
0.99
O
1.99
、(Ni
0.03
,S
0.03
)
‑
Mn
0.97
O
1.97
、(Ni
0.05
,S
0.05
)
‑
Mn
0.95
O
1.95
、(Ni
0.07
,S
0.07
)
‑
Mn
0.93
O
1.93
、(Ni
0.09
,S
0.09
)
‑
Mn
0.91
O
1.91
、(Cu
0.01
,S
0.01
)
‑
Mn
0.99
O
1.99
、(Cu
0.03
,S
0.03
)
‑
Mn
0.97
O
1.97
、(Cu
0.05
,S
0.05
)
‑
Mn
0.95
O
1.95
、(Cu
0.07
,S
0.07
)
‑
Mn
0.93
O
1.93
、(Cu
0.09
,S
0.09
)
‑
Mn
0.91
O
1.91
、(Fe
0.01
,S
0.01
)
‑
Mn
0.99
O
1.99
、(Fe
0.03
,S
0.03
)
‑
Mn
0.97
O
1.97
、(Fe
0.05
,S
0.05
)
‑
Mn
0.95
O
1.95
、(Fe
0.07
,S
0.07
)
‑
Mn
0.93
O
1.93
、(Fe
0.09
,S
0.09
)
‑
Mn
0.91
O
1.91
中的任意一种。
[0009]本专利技术还提供了上述技术方案所述的金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将(NH4)2S2O8、MnSO4、水、硫源和可溶性掺杂金属源混合进行水热反应，得到金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰。
[0011]优选的，所述硫源包括硫脲和硫代乙酰胺中的一种或两种；
[0012]所述可溶性掺杂金属源包括Ni、Cu、Zn及Fe元素对应的硝酸盐、氯化盐及醋酸盐中的任意一种。
[0013]优选的，所述硫源和可溶性掺杂金属源的摩尔比为1:1，硫源和可溶性掺杂金属源的总摩尔量和MnSO4的摩尔量之比为0.02～0.18:1；所述水热反应的温度为140～160℃，时间为12～24h。
[0014]本专利技术还提供了上述技术方案所述的金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰作为光电催化剂在光催化处理有机废水中的应用。
[0015]优选的，所述处理有机废水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰，其特征在于，所述金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰的化学式为：(M
x
,S
y
)
‑
Mn1‑
x
O2‑
y
，其中M表示2价金属离子，为Ni
2+
、Cu
2+
，Zn
2+
及Fe
2+
中的任意一种，x＝y，x和y的取值范围为0.01～0.09。2.根据权利要求1所述的金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰，其特征在于，所述x为0.01、0.03、0.05、0.07或0.09。3.根据权利要求1所述的金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰，其特征在于，所述金属
‑
非金属双掺杂二氧化锰包括(Zn
0.01
,S
0.01
)
‑
Mn
0.99
O
1.99
、(Zn
0.03
,S
0.03
)
‑
Mn
0.97
O
1.97
、(Zn
0.05
,S
0.05
)
‑
Mn
0.95
O
1.95
、(Zn
0.07
,S
0.07
)
‑
Mn
0.93
O
1.93
、(Zn
0.09
,S
0.09
)
‑
Mn
0.91
O
1.91
、(Ni
0.01
,S
0.01
)
‑
Mn
0.99
O
1.99
、(Ni
0.03
,S
0.03
)
‑
Mn
0.97
O
1.97
、(Ni
0.05
,S
0.05
)
‑
Mn
0.95
O
1.95
、(Ni
0.07
,S
0.07
)
‑
Mn
0.93
O
1.93
、(Ni
0.09
,S
0.09
)
‑
Mn
0.91
O
1.91
、(Cu
0.01
,S
0.01
)
‑
Mn
0.99
O
1.99
、(Cu
0.03
,S
0.03
)
‑
Mn
0.97
O
1....

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏敏，王桂林，
申请(专利权)人：忻州师范学院，
类型：发明
国别省市：