一种纳米花瓣状二氧化锰、其制备方法和在宠物除臭领域的应用与流程

本发明属于纳米材料领域，尤其涉及一种纳米花瓣状二氧化锰、其制备方法和在宠物除臭领域的应用。

背景技术：

1、随着家养宠物的普遍化，宠物用品的种类也愈发地多样化，并且对宠物用品的需求也愈来愈多。但就目前最为突出的需求便是宠物除臭。

2、其中较为突出的便是家养宠物猫的排泄物除臭。由于宠物猫的生性不同于宠物狗，其排泄过程多于家庭环境中解决，而对此饲主需要以猫砂作为“宠物厕所”，但目前的猫砂大多仅仅具有吸附性能，且吸附性能十分有限。常规的宠物猫砂如膨润土猫砂，其对于铵的吸附量几乎仅有0.1mg/g，而对于硫化氢的吸附效果则更加有限，因而，目前也有愈来愈多的研发人员针对宠物猫砂进行了改良和改进。其中最为重要的改进形式即采用相对简单地方式构建具有大比表面积和高吸附量的纳米材料。

3、当前，纳米材料在各个领域展现出了广泛的应用前景。与常规颗粒材料相比，纳米颗粒因其较大的比表面积和量子尺寸效应，表现出了许多优异的特性，如高吸附性能、活性表面等。针对猫砂制造中的除臭净味问题，纳米花瓣状二氧化锰材料的独特形态和性能使其具备了解决这些痛点的潜力。

4、首先，纳米花瓣状二氧化锰具有较大比表面积，这意味着在相同的质量下有更多的活性位点可用于吸附和催化反应。该结构形态可通过合适的化学合成方法实现，使得材料的表面积得到最大化。相比之下，常规颗粒状二氧化锰由于表面积有限，吸附效率较低。

5、其次，纳米花瓣状二氧化锰在猫砂制造中能够高效吸附和净化猫砂中的异味物质。异味物质主要来自尿液中的挥发性有机物，这些物质在空气中散发出令人不适的味道。纳米花瓣状二氧化锰具有优异的吸附性能，可以有效地吸附和催化降解这些异味物质，将其转化为无害物质，从而实现除臭净味的效果。

6、此外，纳米花瓣状二氧化锰还可以提高猫砂的吸液性能。在猫砂使用过程中，快速吸收尿液可以有效减少异味的产生。纳米花瓣状二氧化锰具有亲水性和较大表面积，可以增强猫砂颗粒与尿液之间的接触面积，从而提高吸液性能。

7、此外，纳米花瓣状二氧化锰还具备良好的团聚性能，能够增加猫砂的结团能力。在猫咪如厕后，纳米花瓣状二氧化锰可以与猫砂中的其他成分相互作用形成结团，从而便于清理和更换猫砂。这种良好的团聚性能有助于提高猫砂的使用寿命和经济性。

8、但就目前而言，并无直接有效制备纳米花瓣状二氧化锰的方法。

技术实现思路

1、为解决目前并无直接有效制备纳米花瓣状二氧化锰，而现有的二氧化锰纳米材料多呈颗粒状，比表面积相对较小、吸附性能相对有限以及吸附量有待提升等问题，本发明提供了一种纳米花瓣状二氧化锰以及该纳米花瓣状二氧化锰的制备方法。

2、本发明的主要目的在于：

3、一、构建具有大比表面积的纳米花瓣状二氧化锰颗粒；

4、二、增大二氧化锰颗粒的吸附空间，提升其除臭吸附能力。

5、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

6、一种纳米花瓣状二氧化锰的制备方法，

7、所述方法包括：

8、1)将蒙脱土置于有机胺化合物溶液中，进行水热改性，得到n@ommt载体；

9、2)将n@ommt载体置于锰盐溶液中，依次进行水热负载和超声清洗，得到mno-n@ommt复合材料；

10、3)重复上述步骤2)，记录重复次数，记为预产物mno-n@ommt-n，其中n为重复次数；

11、4)对预产物mno-n@ommt-n进行热解烧结处理，即得到纳米花瓣状二氧化锰。

12、作为优选，步骤1)所述有机胺化合物溶液为聚酰亚胺的dmfa溶液，所述聚酰亚胺为pmr型聚酰亚胺，其浓度为12～15wt％。

13、作为优选，

14、步骤1)所述水热改性于60～80℃条件下进行，改性过程持续45～75min。

15、作为优选，

16、步骤2)所述锰盐溶液中锰离子浓度为0.2～0.5mol/l；

17、步骤2)所述水热负载于150～210℃条件下进行，保持25～35min；

18、步骤2)所述超声清洗于丙酮中进行，单次超声清洗时长为3～8min。

19、作为优选，

20、步骤3)所述n为3～5。

21、作为优选，

22、步骤4)所述热解烧结处理包括蒸汽预热和烧结；

23、所述蒸汽预热过程采用120～150℃热蒸汽对预产物mno-n@ommt-n处理25～35min；

24、所述烧结过程于200～400℃条件下进行60～120min。

25、一种纳米花瓣状二氧化锰。

26、一种纳米花瓣状二氧化锰在宠物除臭领域的应用，

27、所述纳米花瓣状二氧化锰用于吸附挥发性气体污染物。

28、作为优选，

29、所述纳米花瓣状二氧化锰用于制造猫砂或猫砂辅料。

30、对于本发明技术方案而言，核心在于借助蒙脱土的层结构实现纳米花瓣状二氧化锰的构建。蒙脱土属于一种层状硅酸盐矿物，其层状结构使其具备良好的模板形态，通过复形法能够实现其纳米片状结构的模拟和形成。同时，蒙脱土的晶层空间具有较强的阳离子交换能力，也使其具备了良好捕获锰离子的基础。

31、但仅仅依靠蒙脱土是无法有效实现有效组装形成纳米花结构的，而是可能能够形成纳米片状结构。因而，本发明还引入了有机胺对二氧化锰的形态进行调控。

32、有机胺本身能够有效嵌入至蒙脱土的晶层空间中，与蒙脱土也具备良好的协同配合效果，而有机胺的加入，也能够起到螯合锰离子的作用。在常规条件下，仅采用特定的有机胺配合锰盐溶液，也能够通过螯合的方式结合煅烧过程形成具备不同纳米结构的二氧化锰颗粒材料，但该种形式制备的二氧化锰颗粒材料微观结构可控性相对有限，且结构相对紧密却又强度较低，其虽然具备良好的光催化活性和一定的除臭吸气性能，但是容易被破坏，且实际吸附能力较为有限。

33、对此，本发明综合采用了蒙脱土和有机胺配合，通过蒙脱土的晶层空间阳离子交换捕集锰离子同时配合嵌入晶层空间中的有机胺进行螯合，并且不断地通过丙酮超声清洗对蒙脱土进行一定程度上的溶解消解，使得所构建的纳米花二氧化锰能够更加自然地脱离蒙脱土载体，构建如图1所示稳定且具有极大比表面积的纳米花结构。该纳米花结构的组装是基于蒙脱土(mmt)的晶层空间以及阳离子交换特性实现捕获以及沉积复形的片状结构和有机胺对锰离子的螯合团聚作用所形成的的，因而可见其结构实际是以中心放射的多层层叠的纳米片结构所构成的，具有极高的稳定性和极大的比表面积，具备巨大的使用潜力。

34、而另一方面，实际本发明方案在实际制备和试验过程中还发现，仅仅依靠有机胺、蒙脱土和锰盐溶液的配合，所构建的纳米花二氧化锰实际使用时性能也存在一定的缺陷性，还具备进一步优化的可能性。

35、因而本发明研发人员通过深入研究还发现不同的有机胺对锰离子的螯合作用不同，如部分有机胺螯合能力过强，可能形成密实的颗粒结构，导致所制得产物的比表面积下降、密度上升，而部分有机胺螯合能力较弱，无法有效构建纳米花结构。因而本发明采用了螯合能力相对适中的pmr型聚酰亚胺，一来其溶解性较优，方便对mmt进行改性制备氨氮改性有机蒙脱土(n@ommt)，同时能够避免避免锰纳米片过度团聚形成密实颗粒或过于松散。

36、本发明的有益效果是：

37、本发明通过mmt载体捕集复形配合有机胺螯合作用，构建了具有极大比表面积的纳米花瓣状二氧化锰，同时确保纳米花瓣状二氧化锰能够无损“脱模”并具备较良好的机械性能，进而能够良好地保持其吸味除臭能力。