复合型CuMn/SiO2功能材料的设计及其应用研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:YSCX0825
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随着人们环保意识的增强,室内污染问题成为大家关注的重点。甲醛作为室内空气的主要污染物之一,因其易溶于水、潜伏期长、且对人身体危害极大而被广泛关注,与此同时室内细菌污染也是危害人类身体健康的元凶之一。基于此本实验通过原位生长法制备一种复合型CuMn/SiO2功能材料,对于甲醛的催化和抗菌性能检测都有不错的效果。本文通过溶胶-凝胶法制备了无定型二氧化硅做为材料载体,负载锰氧化物于载体表面制备得到MnOx/SiO2催化剂。考察了反应时溶液pH值、Mn负载量、SiO2负载锰后的焙烧温度、焙烧时间四个方面,对负载型MnOx/SiO2催化剂的去除甲醛性能影响。确定了最佳工艺条件:反应过程中溶液的pH为8、Mn的负载量为13wt%、SiO2负载Mn后焙烧温度为250℃,焙烧时间为2h。为了进一步分析样品,实验采用了SEM-EDS、ICP、XRD、BET、XPS和H2-TPR检测对催化剂进行了表征,结果表明锰元素成功负载在催化剂表面,且活性组分中锰主要以Mn3+形式存在。制备得到的负载型MnOx/SiO2催化剂具有较大的比表面积(164.84 m2/g),且以无定形态存在,材料有较好的吸附性能。总结检测结果,证明了较大的比表面积和较高含量的Mn3+对甲醛的催化氧化是有利的,无定型的结构也对催化过程有帮助。通过原位红外分析了负载型MnOx/SiO2催化剂去除甲醛的机理,并且检测了其抗菌性能,结果表明负载型MnOx/SiO2催化剂抗菌性能不佳,在此基础上掺杂了Cu元素来提高催化剂的抗菌性能。通过原位生长法制备得到了复合型CuMn/SiO2功能材料,考察了反应过程中pH、Cu负载量对功能材料抗菌和催化性能的影响,综合抗菌检测和甲醛去除实验结果得到了最优复合型CuMn/SiO2功能材料的制备工艺(Mn的负载量为13wt%、Cu负载量为Mn的5wt%,负载双组份后焙烧温度为250℃,焙烧时间为2h)。加入Cu元素后材料的比表面积增加(179.60 m2/g),抗菌效果达到了66.6%。
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