【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新材料，具体涉及一种mil-101(fe)笼封装mno2纳米粒子复合材料的制备方法和应用。
技术介绍
1、随着我国科技和经济的迅速发展，空气污染问题逐渐得到社会各界的密切关注。臭氧(o3)是主要的空气污染物之一，地表附近存在的低浓度o3会威胁人类的身体健康以及生态系统的正常运作。因此，近地面o3的治理已迫在眉睫。由于高效和经济性等原因，催化分解法被认为是解决o3污染的有效途径。而环境内存在的湿度会极大程度上限制催化剂的效率。因此，开发在宽湿气范围内高效稳定、安全环保的o3催化剂具有重要意义。
2、锰原子具有3d54s2的外层电子结构。因此，其可以形成多种不同价态的氧化物。这一独特的特性决定了其氧化物具备良好的参与氧化还原反应的能力。其中，mno2具备多种特殊结构的不同晶型，已被证实具有优异的催化臭氧分解性能。金属-有机骨架(mof)是一类具有特殊结构的功能材料。mof材料具有高比表面积、多孔性以及孔道内遍布的活性位点等特点，使其具备成为催化活性高、耐湿性好的优质臭氧催化剂载体的潜质。
3、目前，臭氧污染治理研究中主要采用的方法是催化分解法。使用的催化剂主是贵金属和锰氧化物。贵金属具备优良的臭氧催化分解性能。但其在地壳中的丰度较低，致使其价格昂贵，难以大规模利用在臭氧催化分解领域。而后，研究工作的重心逐渐转移到以锰氧化物为主的过渡金属氧化物中。研究表明，在干燥条件下mno2具备较好的催化性能。但随着空气相对湿度的提高，其效果会快速下降。而在实际应用场景中，空气中的水蒸气不可避免地与mno2接触
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种mil-101(fe)笼封装mno2纳米粒子复合材料的制备方法和应用。
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、一种mil-101(fe)笼封装mno2纳米粒子复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4、1)将锰源和氧化剂溶解于超纯水中，充分溶解并混合均匀，得到锰前体溶液，将锰前体溶液在0-10℃下保存；
5、2)将mil-101(fe)粉末悬浮在疏水溶剂中，超声5-20min、剧烈搅拌，使其混合均匀，得到mil-101(fe)悬浮液；
6、3)在0-10℃及剧烈搅拌下，将锰前体溶液逐滴滴加至mil-101(fe)悬浮液中，并持续搅拌2-3小时；
7、4)过滤除去疏水溶剂后，加热1-2小时，锰前体逐渐老化生成mno2纳米粒子，并进一步干燥，收集所得粉末即为mil-101(fe)笼封装mno2纳米粒子复合材料mno2-in-mil-101(fe)。
8、进一步的，上述的制备方法，步骤1)中，所述锰源和氧化剂的质量比为5:8～5:16。
9、进一步的，上述的制备方法，步骤1)中，所述锰源为硫酸锰、硝酸锰、氯化锰和乙酸锰中的一种或几种。
10、进一步的，上述的制备方法，步骤1)中，所述氧化剂为过硫酸盐。
11、更进一步的，上述的制备方法，步骤1)中，所述氧化剂为过硫酸钠或过硫酸铵。
12、进一步的，上述的制备方法，步骤2)中，所述疏水溶剂为正己烷、环己烷、乙酰乙酸乙酯、乙酸乙酯中的一种或几种。
13、进一步的，上述的制备方法，步骤3)中，所述锰前体溶液的滴加体积为0.05-0.15ml。
14、进一步的，上述的制备方法，步骤3)中，所述锰前体溶液的滴加速度为0.001～0.01ml·min-1。
15、进一步的，上述的制备方法，步骤4)中，所述加热温度为30-150℃。
16、上述任一种mil-101(fe)笼封装mno2纳米粒子复合材料在催化臭氧分解中的应用。
17、本专利技术的有益效果是：
18、1、本专利技术制备的mno2-in-mil-101(fe)复合催化材料具备如下特征：a)：mil-101(fe)这一经典mof被用作封装mno2的载体，同时，在整个制备过程中，其晶体结构得到完好的保存；b)：在双溶剂法中疏水溶剂的作用下，mno2纳米粒子被封装至mil-101(fe)中的三种笼形孔道内部，而非聚集在表面；c)：mil-101(fe)孔道内生长的mno2纳米粒子并未堵塞孔道，复合材料仍保持良好的多孔性。
19、2、本专利技术的制备方法成本低廉、操作简单、重复性高、条件温和。
20、3、本专利技术制备的mno2-in-mil-101(fe)复合催化材料可以有效解决锰氧化物在催化臭氧分解过程中表现出的催化能力不足、耐湿性差和使用寿命短等问题。同时，本专利技术的mno2-in-mil-101(fe)可在高湿度条件下实现几乎100％的臭氧降解效率，进而实现在实际环境条件下治理臭氧污染问题。
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1.一种MIL-101(Fe)笼封装MnO2纳米粒子复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述锰源和氧化剂的质量比为5:8～5:16。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述锰源为硫酸锰、硝酸锰、氯化锰和乙酸锰中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氧化剂为过硫酸盐。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氧化剂为过硫酸钠或过硫酸铵。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述疏水溶剂为正己烷、环己烷、乙酰乙酸乙酯、乙酸乙酯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述锰前体溶液的滴加体积为0.05-0.15mL。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述锰前体溶液的滴加速度为0.001～0.01mL·min-1。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在
10.权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备的MIL-101(Fe)笼封装MnO2纳米粒子复合材料在催化臭氧分解中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种mil-101(fe)笼封装mno2纳米粒子复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述锰源和氧化剂的质量比为5:8～5:16。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述锰源为硫酸锰、硝酸锰、氯化锰和乙酸锰中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氧化剂为过硫酸盐。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氧化剂为过硫酸钠或过硫酸铵。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩正波，娄宇宁，贾卜肇，陈琳，刘琳，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：
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