【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合催化剂领域，具体而言涉及一种微花状钴酸锰复合催化剂pt@δ-mno2@mnco2o4及其制备方法以及其对有机污染物的催化降解应用。
技术介绍
1、室内空气污染对人体健康构成重大威胁，其中甲醛和vocs中的苯系物如甲苯是两种主要的危害物质。针对这些污染物的治理，催化剂降解技术被认为是既有效又环保的方法。目前，已经开发了多种催化剂，如负载过渡金属氧化物(mno2、co3o4、ceo2等)和负载贵金属(如au、pt、pd等)催化剂，过渡金属氧化物催化剂如mno2通常需要比较高的温度(＞150℃)才能够对甲醛和苯系物达到一个比较好的催化效果，从而完全去除污染物，相对而言，贵金属催化剂往往在较低温度甚至是室温下能就够表现出比较好的催化效果，不足是贵金属催化剂需要的成本更高。
2、针对以上问题，亟待出现一种复合催化剂，可以在室温下对甲醛和苯系物进行高效的催化氧化降解。尖晶石型铁氧体被广泛作为催化剂载体，其中n型半导体mnco2o4具有窄带隙、催化活性高、化学稳定性好、环境友好等优点。这些独特的优点使其成为催化降解污染物的良好候选材料。因其可以有效结合过渡金属氧化物粒子和贵金属纳米粒子，通过产生原子空位、占位等结构，提高催化降解效果而得到广泛关注。因此，本专利公开了一种以微花状mnco2o4为活性载体，稳定且简便的复合催化剂材料及其制备方法，以解决室温下对甲醛和苯系物的高效催化降解。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题是：现有的复合催化剂存在制备
2、针对上述技术问题，本专利技术提出一种微花状复合催化剂材料及其制备方法，可以在室温下可以显著催化氧化甲醛和苯系物，降低甲醛和苯系物的浓度。
3、本专利技术提供如下技术方案：
4、一种微花状钴酸锰复合催化剂pt@δ-mno2@mnco2o4，尖晶石结构过渡金属氧化物mnco2o4是由氧离子按立方体紧密堆积排列组成，mn2+填充于八分之一的四面体空隙中，co3+填充于二分之一的八面体空隙中；pt@δ-mno2@mnco2o4具有微花状形貌，“花瓣”厚度为10nm～15nm，分布均匀，微花直径为1.5μm～2μm，mnco2o4载体拥有微花状形貌具有丰富的空隙，有较大的比表面积提供更多的接触位点，δ-mno2粒子和pt纳米粒子均匀负载在微花表面，其中δ-mno2为片状微球结构粒子聚集在mnco2o4微花表面，其直径为90nm～120nm，pt纳米粒子为细小颗粒均匀负载在mnco2o4微花表面，其直径为1nm～2nm，上述微花状钴酸锰复合催化剂表面粗糙，同时在δ-mno2和mnco2o4之间形成异质结。
5、上述微花状钴酸锰复合催化剂pt@δ-mno2@mnco2o4，通过溶剂热法和热处理制备而成，该复合催化剂兼具高催化活性和高稳定性。
6、微花状复合催化剂pt@δ-mno2@mnco2o4的制备方法，该微花状复合催化剂是由微花状mnco2o4稳定负载δ-mno2粒子和pt纳米粒子复合而成，其具体制备方法包括以下步骤：
7、步骤一、mnco2o4载体的制备：
8、以mn(ch3coo)2·4h2o和co(ch3coo)2·4h2o作为mn和co源，pvp作为表面保护剂，通过溶剂热法制备了mnco2o4纳米片前体，然后将所得前体溶液转移至不锈钢高压反应釜进行热处理反应，最后自然冷却至室温后制得mnco2o4微花；
9、步骤二、pt@δ-mno2@mnco2o4的制备：
10、以kmno4和mnso4·h2o为mn源，通过沉积-沉淀法将δ-mno2负载在mnco2o4微花上，同时δ-mno2和mnco2o4之间形成异质结，再经过离心、洗涤、真空干燥后得到pt@δ-mno2@mnco2o4；
11、步骤三、pt@δ-mno2@mnco2o4的制备：
12、以h2ptcl6·6h2o为pt源，nabh4为还原剂，在δ-mno2@mnco2o4表面原位合成pt纳米颗粒，制备出pt@δ-mno2@mnco2o4微花状复合催化剂。
13、所述步骤一中，所述的不锈钢高压反应釜内温度恒定为180℃，时间为12h。
14、所述步骤二中，通过控制mnco2o4与kmno4和mnso4·h2o，前者与后两者之和的加入质量比在2.0∶1～10.0∶1，得到产物mnco2o4与δ-mno2的质量比控制在2.7∶1～13.6∶1。
15、所述步骤二中，所述的沉积-沉淀法是在60℃水浴下加热搅拌3h。
16、所述步骤三中，所述的h2ptcl6·6h2o的浓度范围为0.09m～0.10m，所述负载的pt占pt@δ-mno2@mnco2o4的质量分数控制在0.1wt％～1wt％之间。
17、根据本专利技术的微花状催化剂pt@δ-mno2@mnco2o4，其用于在室温下催化氧化甲醛，能显著降低甲醛浓度。
18、根据本专利技术的微花状催化剂pt@δ-mno2@mnco2o4，其用于甲醛以外的其他物质的催化降解。所述甲醛以外其他物质催化降解可为苯系统物的催化降解。其中，苯系物的催化降解可为甲苯的催化降解。
19、本专利技术公开了以下技术效果：
20、(1)本专利技术合成的微花状催化剂pt@δ-mno2@mnco2o4同时具有高稳定性和催化活性，拥有较大的比表面积提供更多的接触位点，为后续催化提供了良好的条件。
21、(2)本专利技术在室温(25℃)下研究了pt@δ-mno2@mnco2o4微花状复合催化剂不同配比、不同初始浓度下对低浓度甲醛和甲苯的催化性能。结果表明，当mnco2o4与kmno4和mnso4·h2o加入量的质量比在4.0∶1时的催化剂具有较好的甲醛和甲苯的去除性能，负载pt纳米粒子后催化性能大幅提升，且随着pt负载量的提高，催化效率也得到相应的提升。
22、(3)本专利技术工艺制备路线简单，反应条件温和。反应过程可控性强，通过改变反应条件、各实验变量、可根据需要获得不同性能的材料。
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1.一种空心球状复合催化剂Pt/MnO2/MnCo2O4，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的空心球状复合催化剂Pt/MnO2/MnCo2O4是由空心球状MnCo2O4负载Pt纳米粒子和MnO2粒子复合制成，制备步骤如下：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的空心球状复合催化剂Pt/MnO2/MnCo2O4的用途，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种空心球状复合催化剂pt/mno2/mnco2o4，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的空心球状复合催化剂pt/mno2/mnco2o4是由空心球状mnco2o4负载pt纳米粒子和mno2粒子复合制成，制备步骤如下：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘巍，范邦遒，宁杨，计雅佳，于昕滢，赵晶，崔昊康，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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