二氧化锰脱除甲醛机理的探讨

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1、万方数据第24卷第1期2008年2月有色矿冶NON—FERROUSMININGANDMETALLURGYV01．24．N01February2008文章编号：1007—967X(2008)01--0049--03二氧化锰脱除甲醛机理的探讨’王文超，王英，王丽娜(山东省煤田地质局山东煤炭质量检测中心，山东泰安271000)摘要：室内空气污染正威胁着人类的身体健康，而甲醛是室内主要污染物之一。借助傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和热重分析对二氧化锰脱除甲醛前后进行了表征。通过对表征结果的比较可知，在脱除甲醛过程中，二氧化锰起了催化氧化作用，能将甲醛氧化成二氧化碳和水，也能使甲醛缩聚生成多

2、聚甲醛。关键词：甲醛；二氧化锰；金属氧化物催化中图分类号：X506文献标识码：A继“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染之后，现代人正身陷以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。甲醛因来源广、毒性大、污染时间长等已成为室内主要污染物之一。近几年，国内外采取了多种方法治理室内空气中的甲醛污染[1~6]。其中，金属氧化物催化法是指不需要光能，在常温下仅靠金属氧化物的强氧化性及其表面性质将甲醛等有机物氧化。Yoshika等[7~93在研究中发现所有金属氧化物中二氧化锰和甲醛有最高的反应性。本文首次借助傅立叶变换红外光谱光谱(FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)和热重分析(TG)等表征结果，对二

3、氧化锰脱出甲醛的机理进行了探讨。1实验部分，1．1实验材料二氧化锰(天津泰兴试剂厂分析纯)；甲醛(烟台三河化学试剂有限公司，分析纯)。1．2实验方法量取200mL一定浓度的甲醛溶液倒入直径为10cm的干燥器里，把一定粒度的二氧化锰10g置于溶液上方，并立即盖上干燥器盖，在水浴锅(25℃)中静置24h后，将二氧化锰在空气中晾干，装入密封袋中，备用。1．3表征方法利用美国Nicolet公司生产的510P型傅立叶变换红外光谱仪(溴化钾压片法制样，分辨率4cm～，扫描次数100次)和美国PE公司制造的PHI5300型X射线光电子能谱仪(用)射线激发，激发功率为250W，以Cls的电子结合能为28

4、4．6eV进行误差校正)对二氧化锰脱除甲醛前后进行分析；采用瑞士Mettlex--Tdedo公司的TG／SDTA851e型热分析仪测试一定质量的二氧化锰脱除甲醛后从50℃升至1000℃的质量变化曲线，采用氮气保护，升温速度为20℃／min。：。2表征结果与讨论2．1傅立叶变换红外光谱图分析4【啪3300300025002000150010005∞图1二氧化锰脱除甲醛后FTIR谱图的变化图1中的二氧化锰的FTIR谱图中，波数在3425cm_1和1118cm．1附近的的吸收峰是二氧化锰表面水分中的一OH伸缩振动吸收峰和弯曲振动吸收峰；波数在1633cm-1附近可能是二氧化锰中有机杂质中的C=

5、C伸缩振动峰；波数在1400cm叫附近这个微弱的峰是C—H的吸收峰；波数在585cm叫附近为Mn一0的特征吸收峰口引。“与脱除甲醛前比较，二氧化锰的脱除甲醛后的FTIR谱图中，增加了波数在1828cm一、1580cm_1附近的C=O吸收峰，可能是二氧化锰表面二·收稿日期：2007--08—22作者简介：王文超(1974一)，女．硕士。现主要从事煤质检测和环境影响评价方面的工作。万方数据50有色矿冶第24卷氧化碳数量增多所致；波数1349em_1处的峰是二氧化碳的振动峰；波数在1118cm-1附近的峰形改变，可能是C一0一C的吸收峰和一OH的吸收峰缔合的结果。这说明，二氧化锰在脱时后有二氧

6、化碳生成，这和Yoshika的结论一致[7]。2．2X射线光电子能谱分析由图2可以看出，二氧化锰脱除甲醛前后的Mn2p3／2的值分别为649．1eV和650．5eV，Mn2p。／2分别为660．6eV和662．2eV。而二氧化锰标准值为642．0eV和653．0eV。这说明二氧化锰表面上吸附有许多活性氧，使锰元素周围的电负性远大于二氧化锰的标准值。与甲醛反应后Mn2p的化学位移不大，证明二氧化锰在脱除甲醛过程中是一种催化氧化剂，反应前后无明显变化。结合能(eV)图2二氧化锰脱除甲醛后Mn2p结合能的变化544542540538536534532530528526524结合能(eV)图3二

7、氧化锰脱除甲醛后Ols结合能的变化图3中二氧化锰脱除甲醛前后Ols的电子结合能分别为536．5eV和538．5eV。而Ols单个原子的结合能为531．0eV。这说明在二氧化锰表面吸附的氧气不是以氧原子形式存在，而是带有电荷可能是02一，反应后电子结合能增大，这说明，脱除甲醛后氧元素周围的电负性更强。一一2．3热重分析图4为5g二氧化锰在50mL的37％的甲醛溶液里常温浸泡24h后所测的热失重曲线图。从图4可以看出，脱除高浓度甲醛后的