纳米二氧化锰复合材料的制备及其对甲醛的催化降解行为研究

发布时间：2017-06-15 00:00

  本文关键词：纳米二氧化锰复合材料的制备及其对甲醛的催化降解行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,可挥发性有机物(Volatile Organic Compounds简称VOCs)所引发的气体污染已经发展成为了一个全球化的问题,越来越引起人们广泛的关注。VOCs指的是在常压下,其沸点在50℃至260℃之间的有机化合物。VOCs在人体肝脏、肾脏、神经等方面均具有毒性,甚至有的具有致癌作用,严重的影响到人体的健康,造成环境的污染。而在众多VOCs气体中,甲醛是人类生活中接触的最常见,也是最有害的气体之一。二氧化锰作为一种以金属催化性去除甲醛的催化剂,其优点在于金属催化性能强,价格低廉,制备方法简单,催化过程中无二次污染物等。二氧化锰是一种催化甲醛优良的催化剂。本研究综述了VOCs的污染,甲醛的危害及其治理方法研究进展。综述了常用的去除甲醛的方法以及二氧化锰的制备方法。本研究以高锰酸钾与硫酸亚锰为原材料,以共沉淀法为制备方法,适当控制反应条件制备不同种晶型的纳米二氧化锰,对其进行XRD、SEM、等表征。并对制备得的不同种晶型纳米二氧化锰测试了其催化效率。最终发现三种不同晶型与普通非纳米级二氧化锰的催化效率比较结果为δ晶型α晶型普通非纳米级二氧化锰γ晶型。本研究对纳米二氧化锰催化剂作了工艺上的改进,因考虑到比表面积,故采用静电纺丝的技术,在电压为12KV,流速为0.025 ml/min,接收距离20cm的工艺参数条件下制备了负载纳米二氧化锰的静电纺丝纤维膜,使材料得以应用。为了将二氧化锰催化剂充分暴露在材料表面而不是被纤维包裹,本实验通过溶解性将纤维做成多孔,使材料中的催化剂与目标催化物充分接触,增加活性位点。最终溶质质量分数为7%,溶质中聚乙烯醇缩丁醛(PVB)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的含量为1:1。最终,考虑在催化的基础上让复合材料增加吸附的作用。本实验将纳米二氧化锰与碳纤维进行复合,使得复合材料成为一种多功能材料,对其进行XRD与SEM的表征,并进行催化效率测试,最终表明负载纳米二氧化锰的碳纤维比未负载纳米二氧化锰的碳纤维催化效率提升了18.1%。
【关键词】：甲醛 纳米二氧化锰 静电纺丝 碳纤维 催化
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;X51
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 绪论8-23
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 室内可挥发性有机物的种类、危害与来源9-10
• 1.2.1 室内可挥发性有机物的种类与来源9-10
• 1.2.2 室内可挥发性有机物的危害10
• 1.3 甲醛的性质及其危害10-11
• 1.3.1 甲醛的性质11
• 1.4 去除甲醛的方法11-14
• 1.4.1 吸附法去除甲醛12
• 1.4.2 二氧化钛光催化法12-13
• 1.4.3 膜吸收技术13
• 1.4.4 臭氧氧化法13
• 1.4.5 金属催化法13-14
• 1.4.6 植物净化法14
• 1.5 氧化锰的性质14-16
• 1.5.1 二氧化锰的性质15-16
• 1.6 二氧化锰催化甲醛的机理探讨16-17
• 1.7 二氧化锰的制备方法17-20
• 1.7.1 溶胶凝胶法17-18
• 1.7.2 流变相反应法18
• 1.7.3 微乳液法18-19
• 1.7.4 化学沉淀法19
• 1.7.5 固相合成法19-20
• 1.7.6 模板法20
• 1.8 静电纺丝工艺20-21
• 1.9 课题的研究意义和内容21-23
• 第二章 纳米二氧化锰的制备及其不同晶型的催化降解效率比较23-33
• 2.1 实验材料与设备23-24
• 2.2 纳米二氧化锰不同晶型形貌的调控24
• 2.3 纳米二氧化锰的制备24-25
• 2.4 不同种晶型纳米二氧化锰的XRD分析25-26
• 2.5 不同种晶型纳米二氧化锰的SEM分析26-28
• 2.6 不同种晶型二氧化锰对甲醛的催化效果比较28-31
• 2.6.1 分光光度法28
• 2.6.2 乙酰丙酮法的实验原理和实验方法28-29
• 2.6.3 标准曲线绘制29-30
• 2.6.4 不同种晶型催化效率比较30-31
• 2.7 本章小结31-33
• 第三章 静电纺丝多孔纳米纤维膜的制备与表征33-48
• 3.1 前言33-35
• 3.1.1 静电纺丝工艺流程33-34
• 3.1.2 纺丝液性质34
• 3.1.3 工艺参数影响34
• 3.1.4 环境因素影响34-35
• 3.2 静电纺丝制备纳米纤维膜35-41
• 3.2.1 实验材料与设备35
• 3.2.2 MnO_2/PVP复合材料的的制备35-36
• 3.2.3 MnO_2/PVP复合材料的XRD分析36-37
• 3.2.4 MnO_2/PVP复合材料的SEM分析37-38
• 3.2.5 MnO_2/PVP复合材料的EDS分析38-39
• 3.2.6 MnO_2/PVP复合材料最大比例分析39-41
• 3.3 二氧化锰负载静电纺丝多孔纤维膜的制备41-44
• 3.3.1 前言41
• 3.3.2 掺杂不同质量百分比的PVB/PVP对孔径形貌的影响41-42
• 3.3.3 PVB/PVP质量分数对纳米纤维膜性能的影响42-43
• 3.3.4 施加电压对于纳米纤维膜性能的影响43-44
• 3.4 不同PVB/PVP比例多孔纤维膜的SEM分析44-46
• 3.5 PVB多孔纤维复合材料的力学性能测试46
• 3.6 PVB多孔纤维膜的孔径测试46-47
• 3.7 本章小结47-48
• 第四章 多孔纳米二氧化锰复合静电纺纤维膜对于甲醛的催化性能研究48-55
• 4.1 多孔纳米二氧化锰复合电纺纤维膜的制备48-49
• 4.1.1 制备方法48
• 4.1.2 二氧化锰含量对静电纺丝纤维膜最佳配比研究48-49
• 4.2 MnO_2/PVB多孔纳米二氧化锰复合电纺纤维膜的XRD分析49-50
• 4.3 MnO_2/PVB多孔纳米二氧化锰复合电纺纤维膜的SEM分析50
• 4.4 多孔纳米二氧化锰复合电纺纤维膜的EDS分析50-51
• 4.5 多孔纳米二氧化锰复合电纺纤维膜的过滤性能分析51-52
• 4.6 多孔纳米二氧化锰复合电纺纤维膜的力学性能测试52
• 4.7 纳米二氧化锰多孔纤维膜对于甲醛的催化效果分析52-54
• 4.7.1 ICP测试52-53
• 4.7.2 测试结果53-54
• 4.8 本章小结54-55
• 第五章 纳米二氧化锰复合碳纤维材料对于甲醛的催化性能研究55-59
• 5.1 前言55
• 5.2 纳米二氧化锰复合碳纤维的制备55
• 5.3 纳米二氧化锰复合碳纤维的XRD分析55-56
• 5.4 纳米二氧化锰复合碳纤维的SEM分析56-57
• 5.5 纳米二氧化锰复合碳纤维的催化效率测试57-58
• 5.6 本章小结58-59
• 第六章 结论与建议59-61
• 6.1 结论59-60
• 6.2 建议60-61
• 参考文献61-66
• 攻读学位期间取得的研究成果66-67
• 致谢67-68

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