形貌调控对La/MnO₂低质量浓度甲苯催化氧化性能的影响

摘要

家具和木质装饰材料会持续性地释放挥发性有机化合物（VOCs），甲苯作为其组分之一对人体健康具有不可忽视的危害。目前，关于低质量浓度甲苯的催化氧化研究较少，为适应室内环境中甲苯降解的需求，笔者采用水热法制备不同形貌（颗粒状、花状、棒状和片状）的La/MnO₂催化剂，系统研究其对低质量浓度甲苯的催化活性。实验制得的4种催化剂的催化活性由高到低依次为La/MnO₂纳米片> La/MnO₂纳米颗粒> La/MnO₂纳米棒> La/MnO₂纳米花。La/MnO₂纳米片样品在40℃下对2 000μg/m³甲苯的去除率可以达到40%，且在7 h后催化效率才开始逐渐下降。对反应7 h后的La/MnO₂纳米片进行150℃、1 h的老化加热处理，催化剂的甲苯去除率恢复至40%。程序升温脱附（O₂-TPD）和X射线光电子能谱（XPS）结果证明了La掺杂和片状结构导致更多氧空位和低价锰的产生，这对于甲苯转化为苯甲酸盐以及反应过程中活性氧种类的转化具有促进作用。La/MnO₂纳米片具有一定的耐久性和可再生性，为其在空气净化中的应用提供了理论基础和实验依据，对改善室内空气质量、构建健康环境具有重要意义。

关键词

甲苯 / La/MnO₂ / 催化剂形貌 / 催化氧化