α-MnO-,2-納米顆粒的可控制備及催化性能研究.pdf

1、苯、甲苯和二甲苯(BTX)是揮發(fā)性有機污染物(Volatile Organic Compounds，VOCs)的主要組成部分。它們主要來源于印刷、化工原料生產(chǎn)及汽車尾氣的排放等，對大氣環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害。將污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水的深度催化氧化技術(shù)是目前消除VOCs的一種有效方法。因此，制備得到低溫高活性的催化劑并用于BTX的深度催化氧化是非常有意義的研究課題。
　　 本論文首先采用不同的方法制備得到組成和晶型不同的錳氧

2、化物催化劑，包括Mn3O4、Mn2O3和a-、b-、g-、d-MnO2。并以鄰二甲苯為目標(biāo)污染物，考察了錳氧化物的組成和晶型對其催化活性的影響。隨后，針對活性較好的a-MnO2，以Na2S2O3和KMnO4為原料，采用氧化還原沉淀法，可控制備了a-MnO2納米顆粒；以KMnO4和二價錳鹽為原料，采用水熱氧化還原法，制備得到微晶態(tài)a-MnO2納米顆粒?？疾炝酥苽錀l件對催化劑微觀結(jié)構(gòu)和活性的影響，同時對微晶態(tài)a-MnO2的催化機理進(jìn)行了初探

3、。采用比表面積測定儀(Brunauer-Emmett-Teller surface area measurement，BET)、X-射線衍射(X-ray diffraction，XRD)和場發(fā)射掃描電鏡(Field emission scanning electron microscope，F(xiàn)ESEM)等測試手段對所得a-MnO2的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。具體研究內(nèi)容如下:
　　 1、采用不同方法，制備得到了a，b，g和d 四種晶型

4、的MnO2及Mn2O3和Mn3O4等幾種錳氧化物。以鄰二甲苯的轉(zhuǎn)化率和二氧化碳的產(chǎn)率綜合評價了上述錳氧化物的催化活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MnO2的催化活性高于Mn2O3和Mn3O4，四種晶型MnO2的活性順序為d-≈a-﹥g-﹥b-MnO2。其中，d-MnO2可在230 oC將0.06 vol.％的鄰二甲苯完全分解為二氧化碳和水。
　　 2、用Na2S2O3還原KMnO4，HNO3調(diào)節(jié)pH=3～5，經(jīng)過不同的焙燒溫度可控制備了a-MnO

5、2納米顆粒。研究發(fā)現(xiàn)，該 a-MnO2納米顆粒的熱穩(wěn)定性和催化活性良好，在400 oC～700 oC保持晶型穩(wěn)定，粒徑在25nm～50 nm之間。其中，直徑為25nm的a-MnO2納米顆?？捎?20 oC使0.06 vol.％的鄰二甲苯完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，并且其活性在連續(xù)60 h的測試中保持穩(wěn)定。
　　 3、以KMnO4和二價錳鹽為原料，加堿調(diào)pH=8，采用水熱法合成微晶態(tài)的a-MnO2納米顆粒。通過調(diào)變水熱反應(yīng)時間、反應(yīng)溫