一种Mn0.6Ce0.4O2催化剂在室温下对微塑料的降解性能的制作方法

本发明涉及工业废水处理领域，具体涉及一种mn0.6ce0.4o2催化剂在室温下对微塑料的降解性能。

背景技术：

化石燃料衍生的合成塑料的生产不断增加和大量使用，引发了严重的白色污染问题。特别是微塑料(小于5毫米的塑料颗粒)，具有分布广泛、体积小、难降解等特点,严重危害了人类和其它生物的健康。塑料污染的治理方法包括过滤、焚烧和臭氧氧化等，过滤法，仅能使之与水体等环境进行物理分离，而不能降解；焚烧法和臭氧氧化方法能耗高，而且对环境产生二次污染物。热催化技术具有较低能耗，催化剂可循环应用，不产生二次污染等特点。但是，传统热催化方法一般也需要较高温度，必然消耗化石能源。因此，亟需一种条件温和(尤其室温条件下)，操作简单的方案来解决这一问题。若能够制造一种能够在室温条件下高效降解微塑料的催化材料，不消耗化石资源，意义重大，也颇具挑战性。铈锰氧化物具有丰富的表面氧空位，被广泛应用于氧化挥发性有机物和co等有毒气体降解。在已有的报道中，黄庆庆等人报道了cuo/ce-mn-o催化剂的制备方法及其应用(申请公布号：cn105344359a)，该文仅探究了铈锰氧化物在85—100℃对co有害气体的降解，无法在室温下应用，仍然消耗化石能源。李思阳等人报道了一种电芬顿法预处理水环境微塑料样品的装置(申请公布号：cn211971846u)，但是该方法程序较为复杂，能耗较高。调研表明，尚未有铈锰氧化物应用在室温下催化降解微塑料的报道。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种mn0.6ce0.4o2催化剂在室温下对微塑料的降解性能。本发明通过一种简单的水热反应，就可以得到性能优越的mn0.6ce0.4o2催化剂。本发明只需将催化剂加入到含有微塑料水分散体系中，在室温下搅拌，即可有效地降解微塑料。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种mn0.6ce0.4o2催化剂在室温下对微塑料的降解应用，通过氧化还原沉淀法和水热法相结合制备mn0.6ce0.4o2催化剂，所制备的mn0.6ce0.4o2催化剂用于降解微塑料中的残渣污染物。

其中mn0.6ce0.4o2催化剂的制备步骤为：

a)在搅拌条件下，向水中加入六水合硝酸铈；

b)向步骤a)的反应物溶液中加入高锰酸钾和盐酸，搅拌一段时间；

c)将步骤b)的混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬中，在恒温水热条件下反应10-14小时；

d)将水热反应物经过离心、洗涤、干燥，并在330-370℃的温度下煅烧3-5小时，产物即为mn0.6ce0.4o2。

作为优选的方案，向步骤a)的反应物溶液中加入高锰酸钾和盐酸后，搅拌15-25min。

作为优选的方案，步骤c)中，恒温水热反应温度为100℃，在100℃恒温水热条件下反应12小时。

作为优选的方案，步骤d)中，经过离心、洗涤、干燥的水热反应物在350℃的温度下煅烧4小时，

作为优选的方案，六水合硝酸铈与高锰酸钾的加入质量比为(1.6-2.2):1。

作为优选的方案，步骤b)中，加入的高锰酸钾和浓盐酸的加入质量/体积比为(8-10):(15-25)g/ml。

作为优选的方案，所制备的mn0.6ce0.4o2催化剂用于降解聚乙烯微塑料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备的mn0.6ce0.4o2催化剂材料，其制作方法简易、成本低廉、重现性好，在室温下能够有效的降解微塑料中的残渣污染物。本发明的降解方法不需要加热，因此不消耗化石能源，成本低，本发明具有显著的应用前景。

附图说明

图1：实施例1制备的mn0.6ce0.4o2催化剂的x射线衍射(xrd)图。

图2：实施例1制备的mn0.6ce0.4o2催化剂的扫描电子显微镜(sem)图。

图3：实施例2制备的mn0.6ce0.4o2催化剂对微塑料中的主要成分(ldpe)的红外降解图。其中，混合物指的是mn0.6ce0.4o2与ldpe以质量比为1:2混合(室温35℃)。

具体实施方式

以下通过实施例的形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明均为本技术领域常规试剂、方法和设备。

本发明提供了一种mn0.6ce0.4o2催化剂在室温下对微塑料的降解应用，通过氧化还原沉淀法和水热法相结合制备mn0.6ce0.4o2催化剂，所制备的mn0.6ce0.4o2催化剂用于降解微塑料中的残渣污染物。

实施例1

室温下，在烧杯中，将0.4118g的六水合硝酸铈加入盛有20ml水溶液的烧杯中，搅拌5分钟后，加入0.225g的高锰酸钾和0.5ml浓盐酸，搅拌20分钟，转移到聚四氟乙烯内衬中，100℃恒温水热反应12小时；洗涤、离心、干燥，产物放到马弗炉中，350℃恒温煅烧反应4小时，即得到mn0.6ce0.4o2。

实施例2

mn0.6ce0.4o2催化剂用于降解微塑料中的残渣污染物测试过程如下：

将实施例1制得到的mn0.6ce0.4o2催化剂，降解含有ldpe的水溶液。

称取50mg催化剂和100mgldpe进行研磨，取一部分留作初始混合物a，另一部分放入100ml水的烧杯中进行35℃水浴搅拌，间隔一段时间，用滴管吸取15ml左右进行烘干，得到混合物b，同理，多次取点，得到混合物c、d等，最后全部烘干。将得到的混合物，通过红外测试，峰谱图的变化，来确定微塑料的降解情况。如图3所示，混合物在45h时便出现了新的乙烯基和亚乙烯基峰、醇的羟基伸缩振动峰和c-o伸缩振动峰。证明聚乙烯发生了裂解，随着时间的再次推迟，裂解的小分子又进一步被催化氧化。这表明通过mn0.6ce0.4o2催化剂来催化氧化微塑料是切实可行的，且操作简便，节能无二次污染。

图1为实施例1制备的mn0.6ce0.4o2催化剂的x射线衍射(xrd)图。由图1可见，实施例1制备的产品分别与原始ceo2标准卡(jcpds:34-0394)和mno2标准卡(jcpds:80-1098)相关，实施例1制备产品是纯相的mn0.6ce0.4o2催化剂。

图2为实施例1制备的mn0.6ce0.4o2催化剂的扫描电子显微镜(sem)图。由图2可见，实施例1所制备的mn0.6ce0.4o2催化剂形貌为非晶态颗粒。

图3为实施例2制备的mn0.6ce0.4o2催化剂对微塑料中的主要成分(ldpe)的红外降解图。其中，混合物指的是mn0.6ce0.4o2与ldpe以质量比为1:2混合(室温35℃)。由图3可见，随着搅拌时间的延长，出现了新的乙烯基和亚乙烯基峰、醇的羟基伸缩振动峰和c-o伸缩振动峰，ldpe发生裂解后，小分子又进一步被氧化，表明mn0.6ce0.4o2催化剂能有效催化降解ldpe。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。