CN104028266B - 一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种（MnO2、TiO2）n纳米片组装的薄膜及制备方法和应用。所述（MnO2、TiO2）n纳米片组装的薄膜，即先按质量百分比计算，即TiO2纳米片：MnO2纳米片为5-20%：80-95%的比例得到MnO2纳米片和TiO2纳米片的混合溶胶，再利用层层自组装将MnO2纳米片和TiO2纳米片沉积于管道的内表面得(MnO2、TiO2)n的薄膜前驱体；然后200-400℃煅烧2h，即在管道的内表面上形成（MnO2、TiO2）n纳米片组装的薄膜。（MnO2、TiO2）n纳米片组装的薄膜负载于管道内，膜基结合力高，稳定性好，用于臭氧分解用的催化剂，催化性能好，特别适用于大风量通过时的臭氧分解。

Description

一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及的是一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜及其制备方法和应用。该(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜以管道内表面为载体时，膜基结合力高，耐大风量性能好，稳定性好，使用寿命长，对臭氧分解的催化性能好，适用于大风量通过时的臭氧分解。
背景技术
臭氧作为一种强氧化剂，已被广泛应用于水处理、医疗、食品加工、果蔬保鲜等领域。它可有效降解大米、蔬菜、瓜果中的农药残留，延长保存期。可用于餐具消毒、空气消毒、冰柜及贮藏室消毒，除异味、防霉，可有效地杀灭细菌、病毒，预防疾病的传播。但高浓度的臭氧也会带来危害，研究表明，空气中臭氧浓度在0.012ppm水平时，就能导致人皮肤刺痒，眼睛、鼻子、呼吸道受刺激，肺功能受影响，引起咳嗽、气短和胸痛等症状。复印机、传真机、吸尘器、打印机等都能通过电晕放电产生臭氧；杀菌灯、紫外消毒柜也会不断地释放臭氧。因此消除空气中过量的臭氧，已成为迫切需要解决的问题。目前臭氧处理方法包括活性炭吸附法，药剂法，催化分解法，燃烧法，大气稀释排放法，紫外光照分解法等。各种处理方法各有其优缺点，其中催化分解法，由于具有臭氧转化完全，催化剂可再生重复使用，处理操作简便和无二次污染而更受重视。
在催化分解臭氧方面，一般采用过渡金属氧化物(如：锰、铜的氧化物)，载体则采用γ-Al2O3、TiO2、SiO2、分子筛、活性炭或以上几种的复合成分作为活性组分。MnO2催化剂：采用MnO2作为骨架，分解效率高，但催化剂寿命短；锰氧化物催化剂：以高分子材料为载体，廉价且分解性能好，但催化剂寿命还很短；MnO2和MnCO3分解催化剂：适合于高湿度条件，分解性能好，但稳定性不好；含钛的催化剂：含锐钛矿型TiO2，催化性能良好。这些催化剂，需要将载体分散到活性组分中，通过光化学沉积法、浸渍法等方法进行负载才能得到催化剂，这些催化剂制备过程不仅复杂，而且分散性不均匀，稳定性不好，使用寿命短。另外，催化剂一般将粉末直接分散附着于管道中，结合力差，易随空气流动，而且表面积较小。
纳米片是具有高纵横比和平整表面的二维微晶。薄片状具有低浊度，高附着力和高硬度的优势。与纳米颗粒相比，不仅增加了与玻璃基体的结合面积，有效地提高了薄膜的附着力和硬度。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决上述的臭氧分解催化剂制备过程复杂，分散性不均匀，稳定性不好，结合力差，等技术问题而提供一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜。该(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜负载在管道内表面上，膜基结合力高，耐大风量性能好，稳定性好。该(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜用于对臭氧分解的催化剂，其对臭氧分解的催化性能好，适用于大风量通过时的臭氧分解。
本发明的目的之二在于提供上述的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的制备方法。
本发明的技术原理
锰系催化剂催化臭氧分解原理
O3+Mnn+→O2-+Mn(n+2)++O2
O3+O2-+Mn(n+2)+→O2-+Mn(n+2)++O2
O2 2-+Mn(n+2)+→Mnn++O2
TiO2光催化臭氧分解原理
TiO2+hv→e-+h+
O3+e-→O3 -
OH-+h+→OH-
OH-+O3→O2 -+O2+H+
O3 -+O3→O2 -+2O2
O2 -+O3→O2+O3 -
H++O3 -+O2 -→2O2+OH-。
本发明专利的技术方案
一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，其中n为1-100，即以管道的内表面为载体，以MnOx纳米片和TiOx纳米片混合溶胶为原料，通过层层自组装的方式沉积到管道内表面，形成(MnO2、TiO2)n薄膜前驱体，然后经过200-400℃下煅烧2h，即在管道内表面上形成(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜；
所述的MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶中，按质量百分比计算，其中TiO2纳米片：MnO2纳米片为5-20％：80-95％。
上述的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、MnOx和TiOx的纳米片混合溶胶的制备
①、分别以TiO2和K2CO3、MnO2和K2CO3为原料，经过高温固相反应制备出相应的钛酸钾和锰酸钾层状化合物；
②、将钛酸钾和锰酸钾层状化合物分别在1MHNO3中浸泡3天后，抽滤，风干得到相应的钛酸、锰酸层状化合物；
③、将得到的钛酸、锰酸层状化合物分别在质量百分比浓度为10％的四丁基氢氧化铵水溶液中膨润、剥离得到TiO2纳米片溶胶和MnO2纳米片溶胶；
④、然后将MnO2纳米片溶胶、TiO2纳米片溶胶进行混合，得到MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
(2)、将管道的一端封口后，依次用洗洁精、浓硫酸、乙醇、纯净水对管道内部进行清洗后风干备用；
配制2.5g/L的聚乙烯亚胺水溶液，备用；
(3)、将聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，然后将聚乙烯亚胺水溶液倒出到烧杯中待用；
然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min，然后将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒出到烧杯中待用；
上述的一个循环后在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)1纳米片组装的薄膜的前驱体；
然后再倒入聚乙烯亚胺水溶液到管道内静置20min，倒出聚乙烯亚胺水溶液，再倒入MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶静置20min，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
依次重复n-2次上述的聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，倒出后；然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min后，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的前驱体；
(4)、将步骤(3)在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的前驱体控制温度为200-400℃下煅烧2h，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜。
上述在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，经检测，(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜与管道的临界载荷为35N-60N之间，由此表明该(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜与管道具有较高的结合力，因此，其具有耐大风量性能好，稳定性好，使用寿命长。
上述在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜用于臭氧分解用的催化剂。其对臭氧分解的催化性能好。在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，适用于大风量通过时的臭氧分解。在空气流速60ml/min，臭氧溶度2600ppm时，(MnO2、TiO2)n对臭氧分解的催化效率最高可达到92％。
本发明的有益效果
本发明的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，依靠纳米片自身的荷电性质，自组装成薄膜，由于依靠静电吸引作用，其薄膜制备重复性好，由于纳米片较纳米颗粒具有较大的表面积，使得其薄膜的致密性好。
本发明的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，由于制备过程中自组装而成的(MnO2、TiO2)n纳米片薄膜涂层，经过热处理后不仅除去PEI高分子聚合物，还使得(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜与管道结合力高，耐大风量性能好，稳定性好，使用寿命长，对臭氧分解的催化性能好，适用于大风量通过时的臭氧分解，对臭氧分解的催化效率达到80-92％。
本发明中的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，实现一次负载到管道中，改变原有将MnOx的颗粒晶型分散后再负载的工艺，负载均匀性好，催化效果优异。
本发明中的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，由于在MnOx纳米片中加入了光敏化剂TiO2，因此可通过光照即可实现再循环、重复利用。
附图说明
图1、实施例4所得的带有(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜的玻璃管的断面SEM图；
图2、实施例4所得的带有(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜的玻璃管的横截面的SEM图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
实施例1
一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，其中n为10，即以管道的内表面为载体，以MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶为原料，通过层层自组装的方式沉积到管道的内表面，形成(MnO2、TiO2)10薄膜前驱体，然后经过200℃下煅烧2h，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)10纳米片组装的薄膜；
所述的MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶中，按质量百分比计算，其中TiO2纳米片：MnO2纳米片为5％：95％；
所述的管道的材质为玻璃。
上述的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶的制备
①、分别以TiO2和K2CO3、MnO2和K2CO3为原料，经过高温固相反应制备出相应的钛酸钾和锰酸钾层状化合物；
②、将钛酸钾和锰酸钾层状化合物分别在1MHNO3中浸泡3天后，抽滤，风干得到相应的钛酸、锰酸层状化合物；
③、将得到的钛酸、锰酸层状化合物分别在质量百分比浓度为10％的四丁基氢氧化铵水溶液中膨润、剥离得到TiO2纳米片溶胶和MnO2纳米片溶胶；
④、然后按质量百分比计算，即TiO2纳米片溶胶：MnO2纳米片溶胶为5％：95％的比例进行混合，得到MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
(2)、将管道的一端封口后，依次用洗洁精、浓硫酸、乙醇、纯净水对管道内部进行清洗后风干备用；
配制2.5g/L的聚乙烯亚胺水溶液，备用；
(3)、将聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，然后将聚乙烯亚胺水溶液倒出到烧杯中待用；
然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min，然后将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒出到烧杯中待用；
上述的一个循环后在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)1纳米片组装的薄膜的前驱体；
然后再倒入聚乙烯亚胺水溶液到管道内静置20min，倒出聚乙烯亚胺水溶液，再倒入MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶静置20min，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
依次重复8次上述的聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，倒出聚乙烯亚胺水溶液；然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min后，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)10纳米片组装的薄膜的前驱体；
(4)、将步骤(3)在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)10纳米片组装的薄膜的前驱体控制温度为200℃下煅烧2h，即得带有(MnO2、TiO2)10纳米片组装的薄膜的玻璃管。
上述所得的带有(MnO2、TiO2)10纳米片组装的薄膜的玻璃管，按照ISO20502方法，经中国科学院兰州化学物理研究所的WS-2002型涂层附着力自动划痕仪进行检测，(MnO2、TiO2)10纳米片组装的薄膜与玻璃管临界载荷为55N，即该(MnO2、TiO2)10纳米片组装的薄膜与玻璃管具有较高的结合力，因此，其具有耐大风量性能好，稳定性好，使用寿命长。
利用上述所得的带有(MnO2、TiO2)10纳米片组装的薄膜的玻璃管，在空气流速60ml/min，臭氧溶度2600ppm时，经检测，(MnO2、TiO2)10纳米片组装的薄膜对臭氧的催化效率达到80％。由此表明，所得的(MnO2、TiO2)10纳米片组装的薄膜对臭氧分解的催化性能好，特别适用于大风量通过时的臭氧分解。
实施例2
一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，其中n为25，即以管道的内表面为载体，以MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶为原料，通过层层自组装的方式沉积到管道的内表面，形成(MnO2、TiO2)25薄膜前驱体，然后经过250℃下煅烧2h，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)25纳米片组装的薄膜；
所述的MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶中，按质量百分比计算，其中TiO2纳米片：MnO2纳米片为10％：90％；
所述的管道的材质为玻璃。
上述的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶的制备
①、分别以TiO2和K2CO3、MnO2和K2CO3为原料，经过高温固相反应制备出相应的钛酸钾和锰酸钾层状化合物；
②、将钛酸钾和锰酸钾层状化合物分别在1MHNO3中浸泡3天后，抽滤，风干得到相应的钛酸、锰酸层状化合物；
③、将得到的钛酸、锰酸层状化合物分别在质量百分比浓度为10％的四丁基氢氧化铵水溶液中膨润、剥离得到TiO2纳米片溶胶和MnO2纳米片溶胶；
④、然后按质量百分比计算，即TiO2纳米片溶胶：MnO2纳米片溶胶为10％：90％的比例进行混合，得到MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
(2)、将管道的一端封口后，依次用洗洁精、浓硫酸、乙醇、纯净水对管道内部进行清洗后风干备用；
配制2.5g/L的聚乙烯亚胺水溶液，备用；
(3)、将聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，然后将聚乙烯亚胺水溶液倒出到烧杯中待用；
然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min，然后将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒出到烧杯中待用；
上述的一个循环后在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)1纳米片组装的薄膜的前驱体；
然后再倒入聚乙烯亚胺水溶液到管道内静置20min，倒出聚乙烯亚胺水溶液，再倒入MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶静置20min，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
依次重复23次上述的聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，倒出聚乙烯亚胺水溶液；然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min后，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)25纳米片组装的薄膜的前驱体；
(4)、将步骤(3)在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)25纳米片组装的薄膜的前驱体控制温度为250℃下煅烧2h，即得带有(MnO2、TiO2)25纳米片组装的薄膜的玻璃管。
上述所得的带有(MnO2、TiO2)25纳米片组装的薄膜的玻璃管，按照ISO20502方法，经中国科学院兰州化学物理研究所的WS-2002型涂层附着力自动划痕仪进行检测，(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜与玻璃管临界载荷为48N，即该(MnO2、TiO2)25纳米片组装的薄膜与玻璃管具有较高的结合力，因此，其具有耐大风量性能好，稳定性好，使用寿命长。
利用上述所得的带有(MnO2、TiO2)25纳米片组装的薄膜的玻璃管，在空气流速60ml/min，臭氧溶度2600ppm时，经检测，(MnO2、TiO2)25纳米片组装的薄膜对臭氧的催化效率达到84％。由此表明，所得的(MnO2、TiO2)25纳米片组装的薄膜对臭氧分解的催化性能好，特别适用于大风量通过时的臭氧分解。
实施例3
一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，其中n为50，即以管道的内表面为载体，以MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶为原料，通过层层自组装的方式沉积到管道的内表面，形成(MnO2、TiO2)50薄膜前驱体，然后经过300℃下煅烧2h，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)50纳米片组装的薄膜；
所述的MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶中，按质量百分比计算，其中TiO2纳米片：MnO2纳米片为20％：80％；
所述的管道的材质为玻璃。
上述的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶的制备
①、分别以TiO2和K2CO3、MnO2和K2CO3为原料，经过高温固相反应制备出相应的钛酸钾和锰酸钾层状化合物；
②、将钛酸钾和锰酸钾层状化合物分别在1MHNO3中浸泡3天后，抽滤，风干得到相应的钛酸、锰酸层状化合物；
③、将得到的钛酸、锰酸层状化合物分别在质量百分比浓度为10％的四丁基氢氧化铵水溶液中膨润、剥离得到TiO2纳米片溶胶和MnO2纳米片溶胶；
④、然后按质量百分比计算，即TiO2纳米片溶胶：MnO2纳米片溶胶为20％：80％的比例进行混合，得到MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
(2)、将管道的一端封口后，依次用洗洁精、浓硫酸、乙醇、纯净水对管道内部进行清洗后风干备用；
配制2.5g/L的聚乙烯亚胺水溶液，备用；
(3)、将聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，然后将聚乙烯亚胺水溶液倒出到烧杯中待用；
然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min，然后将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒出到烧杯中待用；
上述的一个循环后在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)1纳米片组装的薄膜的前驱体；
然后再倒入聚乙烯亚胺水溶液到管道内静置20min，倒出聚乙烯亚胺水溶液，再倒入MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶静置20min，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
依次重复48次上述的聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，倒出聚乙烯亚胺水溶液；然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min后，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)50纳米片组装的薄膜的前驱体；
(4)、将步骤(3)在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)50纳米片组装的薄膜的前驱体控制温度为300℃下煅烧2h，即得带有(MnO2、TiO2)50纳米片组装的薄膜的玻璃管。
上述所得的带有(MnO2、TiO2)50纳米片组装的薄膜的玻璃管，按照ISO20502方法，经中国科学院兰州化学物理研究所的WS-2002型涂层附着力自动划痕仪进行检测，(MnO2、TiO2)50纳米片组装的薄膜与玻璃管临界载荷为40N，即该(MnO2、TiO2)50纳米片组装的薄膜与玻璃管具有较高的结合力，因此，其具有耐大风量性能好，稳定性好，使用寿命长。
利用上述所得的带有(MnO2、TiO2)50纳米片组装的薄膜的玻璃管，在空气流速60ml/min，臭氧溶度2600ppm时，经检测，(MnO2、TiO2)50纳米片组装的薄膜对臭氧的催化效率达到89％。由此表明，所得的(MnO2、TiO2)50纳米片组装的薄膜对臭氧分解的催化性能好，特别适用于大风量通过时的臭氧分解。
实施例4
一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，其中n为100，即以管道的内表面为载体，以MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶为原料，通过层层自组装的方式沉积到管道的内表面，形成(MnO2、TiO2)100薄膜前驱体，然后经过400℃下煅烧2h，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜；
所述的MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶中，按质量百分比计算，其中TiO2纳米片：MnO2纳米片为20％：80％；
所述的管道的材质为玻璃。
上述的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶的制备
①、分别以TiO2和K2CO3、MnO2和K2CO3为原料，经过高温固相反应制备出相应的钛酸钾和锰酸钾层状化合物；
②、将钛酸钾和锰酸钾层状化合物分别在1MHNO3中浸泡3天后，抽滤，风干得到相应的钛酸、锰酸层状化合物；
③、将得到的钛酸、锰酸层状化合物分别在质量百分比浓度为10％的四丁基氢氧化铵水溶液中膨润、剥离得到TiO2纳米片溶胶和MnO2纳米片溶胶；
④、然后按质量百分比计算，即TiO2纳米片溶胶：MnO2纳米片溶胶为20％：80％的比例进行混合，得到MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
(2)、将管道的一端封口后，依次用洗洁精、浓硫酸、乙醇、纯净水对管道内部进行清洗后风干备用；
配制2.5g/L的聚乙烯亚胺水溶液，备用；
(3)、将聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，然后将聚乙烯亚胺水溶液倒出到烧杯中待用；
然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min，然后将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒出到烧杯中待用；
上述的一个循环后在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)1纳米片组装的薄膜的前驱体；
然后再倒入聚乙烯亚胺水溶液到管道内静置20min，倒出聚乙烯亚胺水溶液，再倒入MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶静置20min，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
依次重复98次上述的聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，倒出聚乙烯亚胺水溶液；然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min后，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜的前驱体；
(4)、将步骤(3)在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜的前驱体控制温度为400℃下煅烧2h，即得带有(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜的玻璃管。
上述所得的带有(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜的玻璃管，按照ISO20502方法，经中国科学院兰州化学物理研究所的WS-2002型涂层附着力自动划痕仪进行检测，(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜与玻璃管临界载荷为35N，即该(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜与玻璃管具有较高的结合力，因此，其具有耐大风量性能好，稳定性好，使用寿命长。
利用上述所得的带有(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜的玻璃管，在空气流速60ml/min，臭氧溶度2600ppm时，经检测，(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜对臭氧的催化效率达到92％。而在空气流速60ml/min，臭氧溶度2600ppm时，而单独的MnO2对臭氧的催化效率为86％，单独的TiO2对臭氧的催化效率为80％。由此表明了本发明的一种(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜，可用于臭氧分解用的催化剂，并且对臭氧分解的催化性能好，特别适用于大风量通过时的臭氧分解，且对臭氧催化效率高。
上述所得的带有(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜的玻璃管带有的断面SEM图如图1所示，从图1中可以看出(MnO2、TiO2)100纳米片组装臭氧薄膜其结构为层状结构，由此表明了我们通过层层自组装的方式可以在玻璃载体上形成均匀的竹子节结构的薄膜。
上述所得的带有(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜的玻璃管的横截面的SEM图如图2所示，从图2中可以看出(MnO2、TiO2)100纳米片组装的薄膜表面光滑、致密度较高，由此表明了此薄膜致密度较高，稳定好，当其用于臭氧分解用的催化剂时，在流入大风量臭氧分过程中稳定性好、接触面大。
综上所述，本发明的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，可用于臭氧分解用的催化剂，其实现一次负载到管道中，所形成的(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜致密性好，负载均匀性好，膜基结合力高，耐大风量性能好，稳定性好，对臭氧催化效率最高可达92％。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种（MnO2、TiO2）n纳米片组装的薄膜，其特征在于所述的（MnO2、TiO2）n纳米片组装的薄膜，其中n为1-100，即以管道的内表面为载体，以MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶为原料，通过层层自组装的方式沉积到管道的内表面，形成(MnO2、TiO2)n薄膜前驱体，然后经过200-400℃下煅烧2h，即在管道的内表面上形成（MnO2、TiO2）n纳米片组装的薄膜；
所述的MnO2纳米片和TiO2纳米片混合溶胶中，按质量百分比计算，其中TiO2纳米片：MnO2纳米片为5-20%：80-95%；
所述的管道的材质为玻璃、有机玻璃、玻璃钢。
2.如权利要求1所述的一种(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的制备方法，其特征在于该方法具体包括如下步骤：
（1）MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶的制备
①分别以TiO2和K2CO3、MnO2和K2CO3为原料，经过高温固相反应制备出相应的钛酸钾和锰酸钾层状化合物；
②将钛酸钾和锰酸钾层状化合物分别在1MHNO3中浸泡3天后，抽滤，风干得到相应的钛酸、锰酸层状化合物；
③将得到的钛酸、锰酸层状化合物分别在质量百分比浓度为10%的四丁基氢氧化铵水溶液中膨润、剥离得到TiO2纳米片溶胶和MnO2纳米片溶胶；
④然后将MnO2纳米片溶胶、TiO2纳米片溶胶进行混合，得到MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
（2）将管道的一端封口后，依次用洗洁精、浓硫酸、乙醇、纯净水对管道内部进行清洗后风干备用；
配制2.5g/L的聚乙烯亚胺水溶液，备用；
（3）将聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，然后将聚乙烯亚胺水溶液倒出到烧杯中待用；
然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min，然后将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒出到烧杯中待用；
上述的一个循环后在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)1纳米片组装的薄膜的前驱体;
然后再倒入聚乙烯亚胺水溶液到管道内静置20min，倒出聚乙烯亚胺水溶液，再倒入MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶静置20min，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶；
依次重复n-2次上述的聚乙烯亚胺水溶液倒入管道内静置20min，倒出后；然后再将MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶倒入管道内静置20min后，再倒出MnO2和TiO2的纳米片混合溶胶，即在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的前驱体；
（4）将步骤（3）在管道的内表面上形成(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜的前驱体控制温度为200-400℃下煅烧2h，即在管道的内表面上形成（MnO2、TiO2）n纳米片组装的薄膜。
3.如权利要求1所述的(MnO2、TiO2)n纳米片组装的薄膜，其特征在于所述的薄膜适用于大风量通过时臭氧分解用的催化剂，其中所述的大风量为空气流速60ml/min。
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