镧的用途——催化剂改性

镧的化学符号为La，是镧系元素中最活跃的元素。有两种天然同位素，镧139（稳定）和镧138（半衰期1010至1015年）。可用作钢铁和有色金属的添加剂、贮氢基质材料，制取其他金属的还原剂。本文将介绍它的其中一种用途——改性锰氧化物催化剂，以及这种改性催化剂的应用。

背景

臭氧是一种常见的氧化剂，人体与臭氧长时间接触，会造成免疫机能、神经系统受损。近地表面处的臭氧主要源头是在医疗卫生、食品保鲜、水质处理等领域使用臭氧后的残留。绿色高效、安全稳定、经济的臭氧分解技术被人类所亟需。

作为一种廉价易得、环境友好且结构多样、易于调控的催化剂，锰氧化物已在环境领域引起人们的广泛关注，其中MnO2是研究的热点。例如专利CN90106857.8以锰、铜氧化物作为活性组分来分解臭氧，CN101357331将一种以陶瓷蜂窝整体式或多孔泡沫作为金属载体，以含掺杂钴或钛的氧化锰分子筛为活性组分的催化材料用以分解臭氧；CN1785507采用各种锰氧化物作为催化剂的主活性组分，在常温下取得了不错的分解臭氧的效果。但是目前鲜有利用镧对锰氧化物进行改性并应用于室温催化分解臭氧的报道。

进展

专利 CN110420636B 提供了一种镧改性的锰氧化物催化剂，制备步骤如下：

(1)室温下，将一水硫酸锰与高锰酸钾按3:8的摩尔比溶于去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；

(2)将步骤(1)所得混合溶液进行水热处理，水热处理的条件为温度90℃，时间24h，结束后对所得的固体产物依次进行去离子水洗涤、过滤、干燥，得到黑色固体；

(3)将硝酸镧水合物配制成一定浓度的溶液后加入到步骤(2)所得黑色固体中，搅拌均匀后静置一段时间，得到混合物A，其中镧盐中的La原子与黑色固体中的Mn原子的质量比为mLa:mMn＝0.005:1；

(4)将混合物A置于80℃烘箱中干燥12h，得到混合物B；

(5)将混合物B置于马弗炉中以3℃/min的升温速度从室温升温至300℃，恒温焙烧4h，即得到0.5％-La-MnO2镧改性的锰氧化物催化剂。

经此方法制得的催化剂具有很高的比表面积，能在室温下高效地催化分解臭氧，相较未经过镧改性的锰氧化物，其大大缩短了室温下分解臭氧所需的时间。