權利要求書： 1.一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將一定量的高錳酸鈉完全溶解于含有濃鹽酸的蒸餾水溶液中，攪拌溶解分散后在

80℃下反應8～12h，隨后離心、洗滌、干燥得到前驅體Na?δ?MnO2；

(2)將步驟(1)中的前驅體δ?MnO2在一定溫度下煅燒2小時即得具有三維片狀Na?α?MnO2。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法，其特征在于，所述高錳酸鈉和濃鹽酸的比例為：2.5mmol～3mmol：1mL。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法，其特征在于，所述蒸餾水和濃鹽酸的體積比為60～80:1。

4.根據(jù)權利要求3一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法，其特征在于，所述煅燒溫度為

420℃。

5.權利要求1～4任一項所述的制備方法所制備的三維片狀Na?α?MnO2在OCs催化燃燒中的應用。

說明書： 一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法及其OCs催化燃燒中的應用

技術領域[0001] 本發(fā)明屬于OCs催化劑的合成領域，具體涉及一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法及其OCs催化燃燒中的應用。背景技術[0002] 在催化燃燒技術中，催化劑的選擇至關重要。該法催化劑一般分為兩類：負載型貴金屬催化劑和過渡金屬氧化物(TMOs)催化劑。前者優(yōu)點為活性優(yōu)良、再生性高等，缺點為價格高、熱穩(wěn)定性低、易受影響失活，不易廣泛生產(chǎn)和應用。后者優(yōu)點為價格低、抗毒性強、催化活性佳、原料易得等，缺點為在高溫下易失活等。比對兩者的優(yōu)缺點，科研工作者逐漸將目光轉移到非貴金屬催化劑上，并對具有更優(yōu)熱穩(wěn)定性的非貴金屬催化劑進行深入探索和研究。[0003] 二氧化錳作為常見的非貴金屬催化劑常用于催化燃燒技術，二氧化錳(MnO2)是以錳氧八面體[MnO6]為結構單元，其中一個Mn位于八面體中心位置，6個O位于八面體頂角，八面體之間通過共棱方式形成八面體鏈，八面體鏈又通過棱邊/頂點相結合的方式組成不同晶體結構，如α?MnO2，β?MnO2，γ?MnO2，δ?MnO2等。其中，α?MnO2具有2×2孔道結構，孔道大小+ + 2+為0.46nm，孔道中需要有陽離子(K 、NH4和Ba 等)來維持孔道結構。而且常見的制備方法，如低溫液相法、水熱法、溶膠凝膠法、回流法等制備的α?MnO2一般都只具備納米棒形貌。而+

像Na離子這種體積較小的抗衡陽離子在α?MnO2的制備中一直都是難點，而且具有層狀形貌的α?MnO2迄今為止還未見有相關的報道。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 為了克服現(xiàn)有技術中存在的缺點和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種三維片狀Na?α?MnO2在OCs催化燃燒中的應用。本發(fā)明首先合成一個熱穩(wěn)定性較好的Na?δ?MnO2，然后通過控制煅燒溫度和煅燒時間得到一種三維片狀Na?α?MnO2催化劑，本發(fā)明制備方法簡單，控制方便，得到的三維片狀Na?α?MnO2催化劑具有優(yōu)異的甲苯催化燃燒性能。[0005] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：[0006] 一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法，包括如下步驟：[0007] (1)將一定量的高錳酸鈉完全溶解于含有濃鹽酸的蒸餾水溶液中，攪拌溶解分散后在80℃下反應8～12h，隨后離心、洗滌、干燥得到前驅體Na?δ?MnO2；[0008] (2)將步驟(1)中的前驅體δ?MnO2在一定溫度下煅燒2小時即得具有三維片狀Na?α?MnO2。[0009] 進一步的，所述高錳酸鈉和濃鹽酸的比例為：2.5mmol～3mmol：1mL。[0010] 進一步的，所述蒸餾水和濃鹽酸的體積比為60～80:1。[0011] 進一步的，所述煅燒溫度為420℃。[0012] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：[0013] 本發(fā)明提供的三維片狀Na?α?MnO2制備方法簡單，重復性強；制備出來的三維片狀Na?α?MnO2具有優(yōu)異的的熱穩(wěn)定性能，和本發(fā)明技術領域常用的α?MnO2相比具有優(yōu)異的甲苯催化燃燒性能，因此本發(fā)明對OCs催化劑的應用研究具有重大意義。附圖說明[0014] 圖1為實施例1制備的三維片狀Na?α?MnO2的XRD圖。[0015] 圖2為實施例1制備的三維片狀Na?α?MnO2的SEM圖。[0016] 圖3為實施例1制備的三維片狀Na?α?MnO2的甲苯催化活性圖。具體實施方式[0017] 下面結合實施例對本發(fā)明進行詳細的說明，實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，不是對本發(fā)明的限定。[0018] 實施例1[0019] 一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法，包括如下步驟：[0020] (1)將1g40％的高錳酸鈉完全溶解于60mL蒸餾水溶液中，然后加入1mL濃鹽酸，隨后攪拌分散均勻后置入烘箱中80℃反應8h，最后離心、洗滌、干燥得到前驅體Na?δ?MnO2；[0021] (2)將步驟(1)中的前驅體Na?δ?MnO2在420℃下煅燒2小時即得具有三維片狀Na?α?MnO2。[0022] 隨后我們對上述得到的材料進行了測試表征，其XRD衍射圖如圖1所示。從圖上可知制備得到的前驅體的XRD圖譜在～11.3、36.5和65.4°位置出現(xiàn)了明顯的衍射峰，與標準卡片號為JCPDS#43?1456的δ?MnO2的(001)、(110)和(020)的晶面相對應，而且衍射峰強度高，并沒有其它雜峰，說明合成了具有純相層狀結構的δ?MnO2。圖2(a)為實施例1制備的前驅體的SEM圖，表明該前驅體的形貌為海膽花球形貌，海膽顆粒尺寸介于2～5μm之間。而且在花球表面我們可以看出其花球由若干片層通過無序的疊加自組裝而成。[0023] 通過在420℃下熱處理，該前驅體的XRD變化如圖1中所示，其XRD圖譜在～12.8、18.2、28.8、37.5、42.0和49.8°位置出現(xiàn)了明顯的衍射峰，與標準卡片號為JCPDS#44?0141的α?MnO2相對應，而且δ?MnO2的衍射峰已經(jīng)完全消失，因此從XRD上我們可以證明實施例1制備出的催化劑已經(jīng)由δ?MnO2向α?MnO2完全相變。實施例1中制備的Na?α?MnO2的SEM如圖2(b)所示，我們從圖中可以看出在420℃的熱處理下，Na?α?MnO2的形貌依舊和前驅體(圖2(a))一致，并沒有發(fā)生太多的形貌變化。因此我們可以推斷前驅體只是晶型發(fā)生了變化，但是形貌依舊保持一致。在本發(fā)明中，我們需嚴格控制高錳酸鈉和鹽酸的用量比例，如果鹽酸用量過大，則高錳酸鈉的反應過快，合成的前驅體熱穩(wěn)定性較差，后續(xù)的高溫處理將使得前驅體直接坍塌成無定型物質，不能夠發(fā)生相變生成Na?α?MnO2。

[0024] 在本發(fā)明中，選擇甲苯作為污染物模型進行催化燃燒性能的研究，為了更好體現(xiàn)本發(fā)明催化劑的效果，我們還采用了一種本技術領域常見的α?MnO2納米棒和δ?MnO2納米片作為對比例，其中α?MnO2納米棒合成方法為高錳酸鉀和硫酸錳通過水熱法(如Chem.Commun.2002,(7),764?765.)獲得；而δ?MnO2納米片的合成方法也是利用高錳酸鉀和硫酸錳通過水熱法(如Catal.Sci.Technol.2015,5(4),2305?2313.)。這些都是在本技術領域中非常常見，在本發(fā)明中不再詳細描述。

[0025] 在100～270℃的溫度范圍內(nèi)，甲苯在不同的催化劑上的催化燃燒性能如圖3所示。1 ?1

在20000mL·h?·gcat 的空速下，實施例1在420℃下獲得的Na?α?MnO2納米片的T90％(轉化90％甲苯的溫度點)為218℃左右，而在本技術領域中常用的的α?MnO2納米棒和δ?MnO2納米片的T90為250℃左右，因此我們本發(fā)明所制備的Na?α?MnO2納米片提高了將近30℃，這表明Na?α?MnO2納米片在甲苯燃燒中具有明顯的優(yōu)勢。

[0026] 實施例2[0027] 一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法，包括如下步驟：[0028] (1)將1g40％的高錳酸鈉完全溶解于50mL蒸餾水溶液中，然后加入1mL濃鹽酸，隨后攪拌分散均勻后置入烘箱中80℃反應8h，最后離心、洗滌、干燥得到前驅體Na?δ?MnO2；[0029] (2)將步驟(1)中的前驅體Na?δ?MnO2在420℃下煅燒2小時即得具有三維片狀Na?α?MnO2。[0030] 所得樣品的XRD、SEM和甲苯燃燒性能與實施例1類似。[0031] 實施例3[0032] 一種三維片狀Na?α?MnO2的制備方法，包括如下步驟：[0033] (1)將1g40％的高錳酸鈉完全溶解于80mL蒸餾水溶液中，然后加入1mL濃鹽酸，隨后攪拌分散均勻后置入烘箱中80℃反應8h，最后離心、洗滌、干燥得到前驅體Na?δ?MnO2；[0034] (2)將步驟(1)中的前驅體Na?δ?MnO2在420℃下煅燒2小時即得具有三維片狀Na?α?MnO2。[0035] 所得樣品的XRD、SEM和甲苯燃燒性能與實施例1類似。[0036] 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案，均應落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。