CN110624539B - 放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法 - Google Patents
放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110624539B CN110624539B CN201910935928.1A CN201910935928A CN110624539B CN 110624539 B CN110624539 B CN 110624539B CN 201910935928 A CN201910935928 A CN 201910935928A CN 110624539 B CN110624539 B CN 110624539B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mnox
- electric field
- catalytic material
- shaped porous
- mno
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910016978 MnOx Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 230000005684 electric field Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title claims abstract description 5
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 30
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 30
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 16
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 2
- 238000004887 air purification Methods 0.000 claims 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 12
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 11
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 abstract description 8
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 5
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 235000011299 Brassica oleracea var botrytis Nutrition 0.000 description 2
- 240000003259 Brassica oleracea var. botrytis Species 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Inorganic materials O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000011943 nanocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012629 purifying agent Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/58—Fabrics or filaments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
- B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
- B01J37/342—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of electric, magnetic or electromagnetic fields, e.g. for magnetic separation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/06—Polluted air
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法，属于催化剂技术领域。通过外加直流放射型电场加速带某负电荷的MnO4‑在溶液中定向迁移至负载材料附近，并发生氧化还原反应原位生长MnOx空心纳米管，从而达到反应过程时间短、负载多、生成物形貌改变的目的。并且在改变电场结构之后，改变了MnOx的形貌，得到一种可在室温下快速降解低浓度HCHO的MnOx空心纳米管状多孔催化材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备工艺，属于锰氧化物催化剂技术领域。
背景技术
随着社会的发展和科技的进步，多式多样的家居装饰、方便出行的私家车辆、各种各样的生活化工用品慢慢走进了普通老百姓的生活，使人们的生活水平不断提高。但正是这些为我们带来便利生活的工业产品中，有很大一部分会在我们使用的过程中释放出对人类健康产生威胁的有毒有害气体污染物，其中HCHO便是主要的有机气体污染物之一。众多的科研人员开始积极地寻找一种可以用于实际生活中去除HCHO的可行方案，目前已取得一定进展的技术可大致分为吸附和催化法。吸附法通常是通过化学或者物理手段固定空气中的污染物从而起到净化空气的作用，并不能真正地分解氧化HCHO，但是催化氧化法可以使有机污染物发生氧化还原反应最终生成H2O和CO2。催化氧化法又分为光催化氧化分解、贵金属催化、过渡金属及氧化物催化分解这几类，其中光催化需要光照条件才可以氧化HCHO，因此具有一定的限制条件，而贵金属催化虽然可以在较低的温度下实现较好的催化效果，但是其价格昂贵在目前仍然是一个无法逾越的障碍，因此研究人员将目光投向了过渡金属氧化物催化剂上。在过渡金属氧化物的催化剂中，由于MnO2的高催化活性以及其稳定、安全等其它特性，使得它具有相对最好的催化性能。
CCs作为电极原位生长MnOx得到纳米管负载的催化材料。目前已有文献中提到在载体上原位生长MnOx纳米颗粒的制备工艺，例如将碳纤维布(CCs)浸置到配置好的KMnO4溶液中，在一定温度下使MnO4 -中的锰与碳原子之间的电子转移，发生氧化还原反应，最终原位生长(原位生长法：是制备复合材料的一种新方法，以某种特定材料为基体，利用电化学或物理方法在基体上接枝、聚合、单载、沉积结合另一种功能体，由此得到在基体上原位生长的复合材料，其同时具有两者的优点。)在载体CCs上得到MnOx纳米颗粒。这样的工艺可以使得生成的MnOx纳米颗粒不许任何粘着剂便可牢固的附着在载体上，降低了粉末的聚集程度、增大了催化剂的比表面积，从而使得催化效果很大程度地提高了。然而该方法还存在着很大的局限性，由于氧化还原反应生成的MnOx微粒的重力作用，会使其难以在载体表面均匀地附着，制备时间时间长、附着效率低。
MnOx空心纳米管状多孔催化材料可在室温下有效催化氧化低浓度HCHO。由于MnOx具有成本低、易于制备、催化活性高等优势，因而被视为一种理想的去除空气中甲醛的催化材料。MnOx纳米片、MnOx纳米棒、MnOx纳米线等在氧化去除HCHO的领域都有所报道，但是目前在室温条件下对低浓度HCHO的催化氧化研究较少。而MnOx空心纳米管的形貌使得催化剂的比表面积大大增强，有利于更多活性位点的暴露，因而使得其催化活性得到提高，并且可以在室温的条件下对于超低浓度HCHO具有很好的催化效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备工艺，采用外加直流电源，在KMnO4溶液中产生一个电场，从而促使带负电荷的MnO4-在电场力的作用下加速迁移至负载材料表面或附近，发生氧化还原反应原位生长MnOx颗粒，从而达到缩短制备时长、提高附着效率、增大附着均匀性，最终得到可在室温下用于高效降解低浓度HCHO的催化材料。
为实现上述目的，本发明采用如下技术手段。
一种放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法，需要准备的药品、工具和仪器包括：KMnO4粉末、直流电源、阴极材料Pt电极、阳极材料(负载材料)CCs、铜导线、油浴锅。具体操作如下：首先配置KMnO4溶液(优选0.1M)，将清洗过的Pt电极片弯折成圆筒形结构通过导线与电源负极连接，将碳纤维布的顶端紧紧缠绕上铜丝之后使铜丝通过导线与电源正极连接，最后将用铜丝缠绕好的碳纤维布弯折成直径较小的圆筒或圆柱，使Pt电极圆筒与碳纤维圆筒或圆柱同轴嵌套(如图4所示)，碳纤维位于中心内部，保证两电极轴心之间的距离为60mm；完成如上操作后将二者固定在盛有KMnO4溶液的反应瓶中，铜丝没有接触KMnO4溶液，密封，接通可调直流电源，保证电压控制在5-25V之间，随后将整个装置放置到油浴锅内60℃反应80min，最后将取出的碳布用去离子水清洗，在105℃下烘干12小时后即可得到MnOx-CCs复合材料。
本发明所得MnOx空心纳米管状多孔催化材料的应用，用于空气中净化，用于空气中痕量甲醛的净化，可用于甲醛净化剂。
本发明将外加电源的正负极分别与两个导体相连接，与正极相连接的为阳极电极，与负极相连接的为阴极电极，将电极浸置到电解质溶液中，即可在溶液中产生一个内建电场，溶液中带正负电荷的离子会在电场力的作用下快速移动到电极的附近，与电极端的材料或者电极材料本身发生反应，从而实现加快反应速度、调节生成物形貌、增大生成量的目的。为实现MnOx在碳纤维织物上的快速生长，使MnO4-离子在电场力的作用下快速移动到作为阳极电极的碳纤维材料上，并与碳纤维上的C原子发生电子得失形成MnOx微粒直接原位生长到织物上。使用KMnO4溶液作为电解质溶液，并由其提供MnO4-离子，由于目的是使带负电荷的MnO4-离子移动到作为电极的碳纤维材料这一侧，并且考虑到KMnO4溶液的强氧化性，选择碳纤维材料和Pt片分别作为阳极材料和阴极材料。接通电源之后电解质溶液中的MnO4-离子在电场力的作用下快速移动到阳极电极附近，并且与C原子发生电子得失，原位生长得到负载MnOx的碳纤维材料。
在制备MnOx负载碳纤维布材料的具体操作中，由于碳纤维布具有较好的导电性，同时具有带孔的网格结构，作为中心的阳极，可以在更短的时间内与经内建电场加速的MnO4-发生氧化还原反应，使MnOx纳米颗粒原位生长在CCs上面，同时形成多孔结构，得到MnOx-CCs复合材料，即最终得到空心纳米管状多孔催化材料。
本发明的关键在于：
本发明的关键在于以具有良好电导性的CCs网格布直接作为电极，通过外加高压电场制备得到在室温下可催化降解低浓度HCHO的MnOx空心纳米管状多孔催化材料。
附图说明
图1为原理示意图。
图2为放射型电极示意图。
图3为MnOx-CCs复合纳米材料的拉曼图谱。
图4为MnO2-CCs复合材料催化降解甲醛效率图。
图5为MnOx纳米材料的比较图。
图6MnOx空心纳米管生长过程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
首先配置0.1M的KMnO4溶液，将清洗过的Pt电极片弯折成直径为120mm的圆筒形结构，通过导线与电源负极连接，将碳纤维布的顶端紧紧缠绕上铜丝之后使铜丝通过导线与电源正极连接，最后将用铜丝缠绕好的碳纤维布弯折成直径为30mm的圆筒，使Pt电极圆筒与碳纤维圆筒或圆柱同轴嵌套(如图4所示)，碳纤维位于中心内部；完成如上操作后将二者固定在盛有KMnO4溶液的反应瓶中，铜丝没有接触KMnO4溶液，密封，接通可调直流电源，电压为5V，随后将整个装置放置到油浴锅内60℃反应80min，最后将取出的碳布用去离子水清洗，在105℃下烘干12小时后即可得到MnOx-CCs复合材料。
中心圆柱体为顶部缠绕铜丝的碳纤维布充当的阳极电极，***的圆柱筒型材料为阴极电极为Pt电极，闭合外加电源之后，溶液中的MnO4 -在电场力的作用下向碳纤维布方向做加速运动，快速到达作为阳极电极的碳纤维材料的附近与碳原子发生电子得失，生成MnOx原位生长并附着在碳纤维织物上，与此同时产生气体CO2。在反应过程中会有部分MnO4 2-离子生成，会与生成的CO2发生歧化反应，生成MnO4 -，补充溶液中的MnO4 -离子，促进MnOx的生成，提高了负载量，并使得MnOx获得具有菜花状MnOx片的空心纳米管催化剂。
如图2是放射型电极装置，中心圆柱体为顶部缠绕铜丝的碳纤维布充当的阳极电极，除了用碳布作为阳极电极，还可以碳棒等作为电极材料，***的圆柱筒型材料为阴极电极可以是Au电极、Pt电极，闭合外加电源之后，在KMnO4溶液中可以得到以圆柱为中心平行向四周放射的电场线，因而此时溶液中的MnO4 -会沿着电场线的反方向加速运动，快速到达作为阳极电极的碳纤维材料的附近与碳原子发生电子得失，生成MnOx原位生长并附着在碳纤维织物上，与此同时产生气体CO2。在反应过程中会有部分MnO4 2-离子生成，会与生成的CO2发生歧化反应，生成MnO4 -，补充溶液中的MnO4 -离子，促进MnOx的生成，提高了负载量，并使得MnOx获得具有菜花状MnOx片的空心纳米管催化剂。该形貌的催化材料具有更高的比表面积，并且有柔性的碳纤维布作为负载具有较好的分散性，并且在室温下对于低浓度HCHO的催化氧化表现出较高的性能。
Raman测试：
由于通过上述方法制备得到的MnOx纳米材料的结晶性不好，因此选择Raman测试来表征得到的氧化物。图3所示是通过本发明方法制备得到的MnOx-CCs复合纳米材料的拉曼图谱，其中310cm-1、560cm-1、650cm-1表示生成了MnOx纳米颗粒，1340cm-1和1586cm-1表明C的存在，因此可以侧面证实通过该方法制备得到的复合材料含有MnOx和部分没有发生氧化还原反应的碳元素。
去除HCHO效率测试：
最后使用自行设计的HCHO效果测试静态装置，对通过上述法制备得到的MnO2-CCs复合材料进行了催化降解效率测试。如图4所示，在80min内制备得到的样品使甲醛浓度在50min内从6.5ppm降至0.35ppm，达到了94％的催化效率(HCHO:6.5ppm；CAT:1.3×10-4cm3/mL；T:25℃；RH:45％)，而未加电场的条件下在300min制备得到的MnO2-CCs复合催化材料对HCHO的催化效率仅为44.62％，因此可以侧面证实本实验的方法既可以加速MnO2的生长速度，又可以使其催化活性和效率进一步提高，在室温下便可以快速有效地实现低浓度甲醛的降解。
制备得到的MnOx纳米材料对比：
图5中的(a)是平行电场加速制备得到的MnOx-CCs复合材料，可以看到碳纤维上面紧密地包覆了一层MnOx纳米颗粒，(b)是通过放射型电场外加15V电压制备得到的MnOx-CCs复合材料，可以从SEM图中看出得到的是空心MnOx的纳米管，(c)图可以看出MnOx空心纳米管外表面粗糙多孔，并且还长有菜花状MnOx纳米片，这样进一步增大了纳米催化剂的比表面积，有利于更多活性位点的暴露，从而在催化氧化HCHO的过程中显示出更高的催化活性。
Claims (5)
1.一种放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法，其特征在于，具体操作如下：首先配置KMnO4溶液，将清洗过的Pt电极片弯折成圆筒形结构通过导线与电源负极连接，将碳纤维布的顶端紧紧缠绕上铜丝之后使铜丝通过导线与电源正极连接，最后将用铜丝缠绕好的碳纤维布弯折成直径较小的圆筒或圆柱，使Pt电极圆筒与碳纤维圆筒或圆柱同轴嵌套，碳纤维位于中心内部，保证两电极轴心之间的距离为60mm；完成如上操作后将二者固定在盛有KMnO4溶液的反应瓶中，铜丝没有接触KMnO4溶液，密封，接通可调直流电源，保证电流不变将电压控制在5-25V之间，随后将整个装置放置到油浴锅内60℃反应80min，最后将取出的碳布用去离子水清洗，在105℃下烘干12小时后即可得到MnOx-CCs复合材料。
2.按照权利要求1所述的一种放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法，其特征在于，KMnO4溶液的浓度0.1M。
3.按照权利要求1或2所述的方法制备得到的MnOx空心纳米管状多孔催化材料。
4.按照权利要求1或2所述的方法制备得到的MnOx空心纳米管状多孔催化材料的应用，用于空气净化。
5.按照权利要求4所述的应用，用于空气中痕量甲醛的净化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910935928.1A CN110624539B (zh) | 2019-09-29 | 2019-09-29 | 放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910935928.1A CN110624539B (zh) | 2019-09-29 | 2019-09-29 | 放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110624539A CN110624539A (zh) | 2019-12-31 |
| CN110624539B true CN110624539B (zh) | 2022-07-05 |
Family
ID=68974667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910935928.1A Active CN110624539B (zh) | 2019-09-29 | 2019-09-29 | 放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110624539B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112662292A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-16 | 陕西科技大学 | 一种具有空气净化功能的水性涂料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103620398A (zh) * | 2011-05-06 | 2014-03-05 | 基因徽型器件有限公司 | 用于施加连续电场的装置和方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54134088A (en) * | 1978-04-10 | 1979-10-18 | Nippon Steel Corp | Preparation of manganese dioxide catalyst |
| WO2002103061A1 (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-27 | Pohang University Of Science & Technology | Method and device for electronic control of the spatial location of charged molecules |
| EP2184105A1 (en) * | 2008-11-05 | 2010-05-12 | Süd Chemie - Catalysts Italia S.R.L. | Mixed oxides catalysts |
| CN102641722B (zh) * | 2012-04-24 | 2013-10-16 | 清华大学 | 电化学强化碳纤维负载纳米铁锰吸附除砷材料及方法 |
| CN102664107B (zh) * | 2012-05-31 | 2014-06-18 | 北京科技大学 | 一种纳米二氧化锰电极的制备方法 |
| CN103489660A (zh) * | 2013-09-05 | 2014-01-01 | 北京工业大学 | 二氧化锰纳米棒/石墨烯复合电极材料及其制备方法 |
| CN103936116B (zh) * | 2014-04-22 | 2016-01-20 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种用于电吸附水中重金属离子的二氧化锰/碳复合电极及电吸附方法 |
| CN105441999A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-03-30 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种在金属载体上制备纳米氧化镧涂层的方法 |
| CN105390697B (zh) * | 2015-12-18 | 2018-03-09 | 张家港智电芳华蓄电研究所有限公司 | 一种多孔碳/二氧化锰复合材料电极、其制备方法及可充式锌锰离子电池 |
| CN107029702B (zh) * | 2017-04-24 | 2019-12-17 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 负载氧化锰的碳纤维毡催化剂材料及其制备方法和应用 |
| CN108554402B (zh) * | 2018-04-04 | 2020-04-28 | 清华大学 | 二氧化锰/碳布复合材料的应用以及空气净化装置 |
| CN109433189A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-08 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 不同价态整体式锰基催化剂的制备方法及其产品和应用 |
-
2019
- 2019-09-29 CN CN201910935928.1A patent/CN110624539B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103620398A (zh) * | 2011-05-06 | 2014-03-05 | 基因徽型器件有限公司 | 用于施加连续电场的装置和方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 负载锆聚醚离子液体的制备及其催化合成碳酸丙烯酯;郭立颖等;《化工新型材料》;20171115(第11期);第260-263页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110624539A (zh) | 2019-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107235472B (zh) | 氮掺杂多孔垂直石墨烯纳米墙阵列及其制备方法与应用 | |
| JP6016036B2 (ja) | カーボンナノチューブ複合電極及びその製造方法 | |
| KR101762258B1 (ko) | 촉매 담체용 탄소 재료 | |
| CN113540478B (zh) | 一种由金属单原子及其金属衍生物负载的多孔碳基纳米纤维薄膜材料及其制备方法和应用 | |
| EP3597800A1 (en) | Atomic metal- and n-doped open-mesoporous carbon nanofibers for efficient and bio-adaptable oxygen electrode in metal-air batteries | |
| Liang et al. | Palladium nanoparticles loaded on carbon modified TiO 2 nanobelts for enhanced methanol electrooxidation | |
| CN108914153B (zh) | 一种氮掺杂碳纳米纤维电催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN111370706B (zh) | 金属空气电池的正极材料及其制备方法 | |
| Cheng et al. | NiOx nanoparticles supported on polyethylenimine functionalized CNTs as efficient electrocatalysts for supercapacitor and oxygen evolution reaction | |
| JP6965392B2 (ja) | 亜鉛‐臭素電池用正極およびその製造方法 | |
| Qin et al. | Electrophoretic deposition of network-like carbon nanofibers as a palladium catalyst support for ethanol oxidation in alkaline media | |
| US20070095657A1 (en) | Metal oxide supercapacitor having metal oxide electrode coated onto titanium dioxide ultrafine fiber and method for preparing the same | |
| US20160351918A1 (en) | Cnt sheet substrates and transition metals deposited on same | |
| CN101515648A (zh) | 一种可用于燃料电池的新型膜电极组件,制备方法及其应用 | |
| JP2008183508A (ja) | 複合材料およびその製造方法 | |
| CN101249435B (zh) | 碳纳米管的表面处理方法及碳纳米管的负载型催化剂 | |
| CN110624539B (zh) | 放射型电场调控得到MnOx空心纳米管状多孔催化材料的制备办法 | |
| Hameed et al. | Fabrication of electrospun nickel sulphide nanoparticles onto carbon nanofibers for efficient urea electro-oxidation in alkaline medium | |
| KR100726237B1 (ko) | 탄소나노튜브를 지지체로 하고 전기화학적 방법을 사용한백금나노촉매의 제조방법 | |
| CN111777059B (zh) | 碳纳米管载体的活化方法、碳纳米管载体及其应用 | |
| CN113725444B (zh) | 一种钌/碳纳米管柔性正极材料及其制备方法和应用 | |
| KR101717911B1 (ko) | 전기화학증착법을 통한 산화아연 나노로드가 성장된 탄소 나노섬유의 제조방법 및 이로부터 제조된 탄소 나노섬유를 포함하는 전극 | |
| Zhang et al. | S-enriched porous polymer derived N-doped porous carbons for electrochemical energy storage and conversion | |
| KR20130047879A (ko) | 티타늄이산화물-탄소나노튜브 나노복합체 전극의 제조 방법 | |
| Zarei et al. | Electrochemical properties of CNT doped nanoporous tin oxide hybrid electrode formed on cold spray tin coating for supercapacitor application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |