本發(fā)明涉及一種無機(jī)材料制備方法，特別是涉及一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法。
背景技術(shù)：
二氧化錳具有多種用途。由于二氧化錳具有較好的法拉弟電容性，可以替代價(jià)格昂貴的氧化釕用于電化學(xué)超級(jí)電容器的電極材料。同時(shí)二氧化錳也作為催化劑在各類反應(yīng)中應(yīng)用。在有機(jī)合成中，以二氧化錳作為催化劑可以將醇類氧化為酮類，如果醇類中有雙鍵，也不會(huì)被二氧化錳所氧化，因此二氧化錳在有機(jī)催化中已得到廣泛研究。并且二氧化錳還具有較強(qiáng)的吸附性能，在水處理方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是以傳統(tǒng)方法合成的二氧化錳，比表面積有限，各方面的性能受到限制。
介孔材料SBA-15具有比表面大，均一的孔道直徑分布，孔徑可調(diào)變，壁厚且水熱穩(wěn)定性很高的特點(diǎn),所以在催化、分離、生物及納米材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
目前國(guó)內(nèi)利用SBA-15負(fù)載二氧化錳的方法鮮有報(bào)道，更多的是以SBA-15為模板劑來合成二氧化錳，例如將高錳酸鉀溶液與SBA-15粉末混合利用水熱法合成高比表面積的二氧化錳，然而熱解高錳酸鉀的方法過于低效，并且由于整個(gè)反應(yīng)體系就是高錳酸鉀溶液自身，在不存在SBA-15的溶液區(qū)域所形成的二氧化錳并沒能有效的利用此種模板劑。
而SBA-15負(fù)載其他金屬氧化物報(bào)道較多，多數(shù)采用的浸漬法來負(fù)載金屬氧化物。例如利用硝酸鐵和SBA-15制備Fe2O3/SBA-15,主要利用了硝酸鐵容易熱解的性質(zhì)。然而浸漬法的缺點(diǎn)是受制于SBA-15吸水能力，負(fù)載量有限。并且硝酸鹽熱解會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，最后必須通過高溫焙燒的方式來負(fù)載也使得能耗增加。對(duì)于某些需要避免煅燒的情況，此法是不合適的，例如某些負(fù)載型吸附劑煅燒后化學(xué)活性降低致使吸附能力下降。
利用低價(jià)錳鹽和高錳酸鉀采用液相共沉淀的方法合成二氧化錳是一種實(shí)驗(yàn)室合成二氧化錳的常用方法。該法具有操作簡(jiǎn)便，原料易得的特點(diǎn)，但是合成所得的氧化錳顆粒不均勻，比表面積較小。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，本發(fā)明引入了介孔材料SBA-15，以它為載體負(fù)載MnO2，使得二氧化錳的比表面積得到明顯提高。并且該負(fù)載方法類似于液相沉淀法，操作十分簡(jiǎn)便。在只需要二氧化錳的情況下，也可用氫氧化鈉溶液去除作為載體的SBA-15。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，所述方法包括以下過程：
（1）用分析天平稱取 P123（聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物）溶解到HCl溶液中，量取原硅酸四乙酯加入到上述溶液中，將盛放有上訴溶液的燒杯放置恒溫水浴中攪拌；將得到的產(chǎn)物陳化24h，然后將所得固體在室溫下過濾、水洗，干燥；再將所得固體煅燒，最后得到純的SBA-15粉末；
（2）將SBA-15和一水合硫酸錳放入燒杯中，并加入蒸餾水?dāng)嚢杌靹?；用磁力攪拌器攪拌燒杯中的混合?h，停止攪拌后把混合液放入鼓風(fēng)干燥箱烘干；稱取高錳酸鉀固體顆粒放入燒杯中，加入蒸餾水使高錳酸鉀溶解；烘干后的SBA-15粉末顯粉紅色，將此粉末與高錳酸鉀溶液混合并攪拌，然后經(jīng)過洗滌、抽濾，所得固體放入烘箱內(nèi)烘干；最后得到SBA-15/MnO2，裝入自封袋備用。
所述一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，，P123用量為3~5g。
所述一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，鹽酸體積為150mL,濃度為1~1.6mol/L。
所述一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，原硅酸四乙酯的用量為6~9g。
所述一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，合成SBA-15的恒溫水浴溫度為30~40℃，攪拌時(shí)間為20h。
所述一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，SBA-15的陳化溫度為70~90℃。
所述一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，焙燒SBA-15的溫度從室溫開始以每分鐘1℃的升溫速率上升至500℃，并在500℃下保溫6小時(shí)。
所述一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，向盛有一水合硫酸錳粉末和SBA-15粉末的燒杯中加入50mL蒸餾水。
所述一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，SBA-15用量為1g。
所述一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的制備方法，烘干后的粉紅色粉末直接倒入攪拌中的高錳酸鉀溶液當(dāng)中，攪拌時(shí)間為半小時(shí)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：
1.硫酸錳和高錳酸鉀反應(yīng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的氧化還原體系，本發(fā)明的方法類似于傳統(tǒng)的液相沉淀法，制備方法十分簡(jiǎn)便。相比浸漬法，該法不需要焙燒，負(fù)載量大，并且反應(yīng)較快。
2.利用SBA-15較高的比表面積，以它作為載體可以極大地提高二氧化錳的比表面積。
3.本發(fā)明通過烘干溶液的方法先將硫酸錳負(fù)載在SBA-15粉末當(dāng)中。為了不讓二價(jià)錳離子逃逸到溶液中去，所以直接將粉末倒入高錳酸鉀溶液當(dāng)中，由于此氧化還原反應(yīng)十分劇烈。硫酸錳往往無法離開SBA-15就已經(jīng)和溶液中的高錳酸鉀反應(yīng)，因此幾乎所有生成的二氧化錳都成功負(fù)載在SBA-15表面。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
以下提供本發(fā)明一種SBA-15負(fù)載二氧化錳的合成方法的具體實(shí)施方式：
實(shí)施例1
SBA-15負(fù)載300%的二氧化錳
用分析天平稱取4.0g P123溶解到150ml 1.6mol/L的HCl溶液中，量取8.5g原硅酸四乙酯加入到上述溶液中（溶液放置在35℃恒溫水浴中攪拌20h）。將得到的產(chǎn)物在溫度為80℃的條件下陳化24h，然后將所得固體在室溫下過濾、水洗，干燥。再將所得固體焙燒，溫度從室溫開始以每分鐘1℃的升溫速率上升至500℃，并在500℃下保溫6小時(shí)。
將1g SBA-15和3.5g一水合硫酸錳放入燒杯中，并加入50mL蒸餾水?dāng)嚢杌靹?。用磁力攪拌器攪拌燒杯中的混合?小時(shí)，停止攪拌后把混合液放入鼓風(fēng)干燥箱80攝氏度烘干。稱取3g高錳酸鉀固體顆粒放入燒杯中，加入50mL蒸餾水使高錳酸鉀溶解。烘干后的SBA-15粉末顯粉紅色，把粉末倒入正在攪拌中的高錳酸鉀溶液中并持續(xù)攪拌30分鐘，然后經(jīng)過洗滌、抽濾（用無水乙醇洗滌抽濾），所得固體放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)60攝氏度烘干。最后研磨，裝入自封袋備用。
實(shí)施例2
SBA-15負(fù)載250%的二氧化錳
將1g SBA-15和2.9g一水合硫酸錳放入燒杯中，并加入50mL蒸餾水?dāng)嚢杌靹颉Ｓ么帕嚢杵鲾嚢锜械幕旌弦?小時(shí)，停止攪拌后把混合液放入鼓風(fēng)干燥箱80攝氏度烘干。稱取2.5g高錳酸鉀固體顆粒放入燒杯中，加入50mL蒸餾水使高錳酸鉀溶解。烘干后的SBA-15粉末顯粉紅色，把粉末倒入正在攪拌中的高錳酸鉀溶液中并持續(xù)攪拌30分鐘，然后經(jīng)過洗滌、抽濾（用無水乙醇洗滌抽濾），所得固體放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)60攝氏度烘干。最后研磨，裝入自封袋備用。
實(shí)施例3
SBA-15負(fù)載200%的二氧化錳
將1g SBA-15和2.3g一水合硫酸錳放入燒杯中，并加入50mL蒸餾水?dāng)嚢杌靹?。用磁力攪拌器攪拌燒杯中的混合?小時(shí)，停止攪拌后把混合液放入鼓風(fēng)干燥箱80攝氏度烘干。稱取2.0g高錳酸鉀固體顆粒放入燒杯中，加入50mL蒸餾水使高錳酸鉀溶解。烘干后的SBA-15粉末顯粉紅色，把粉末倒入正在攪拌中的高錳酸鉀溶液中并持續(xù)攪拌30分鐘，然后經(jīng)過洗滌、抽濾（用無水乙醇洗滌抽濾），所得固體放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)60攝氏度烘干。最后研磨，裝入自封袋備用。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)色，這些改進(jìn)和潤(rùn)色也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。