1.一種分級(jí)結(jié)構(gòu)MnOx/TiO2納米纖維催化劑,其特征在于:該催化劑包括初級(jí)結(jié)構(gòu)和次級(jí)結(jié)構(gòu),所述初級(jí)結(jié)構(gòu)為通過(guò)靜電紡絲法得到的二氧化鈦納米纖維,所述次級(jí)結(jié)構(gòu)為經(jīng)水熱法在初級(jí)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行晶體生長(zhǎng)得到的氧化錳納米針,所述的氧化錳納米針的化學(xué)成分為二氧化錳和四氧化三錳的混合物,所述初級(jí)結(jié)構(gòu)中的金屬與次級(jí)結(jié)構(gòu)中的金屬摩爾比[Ti4+]:[Mnn+]=0.1~10:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分級(jí)結(jié)構(gòu)MnOx/TiO2納米纖維催化劑,其特征在于:所述初級(jí)結(jié)構(gòu)中的金屬與次級(jí)結(jié)構(gòu)中的金屬摩爾比[Ti4+]:[Mnn+]=1.5~9:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分級(jí)結(jié)構(gòu)MnOx/TiO2納米纖維催化劑,其特征在于:所述的二氧化鈦納米纖維的平均直徑為100~1000nm;所述的MnOx納米針平均長(zhǎng)度為50~500nm。
4.一種權(quán)利要求1所述的分級(jí)結(jié)構(gòu)MnOx/TiO2納米纖維催化劑的制備方法,其特征在于該方法包括以下步驟:
(1)配置濃度為0.1~1mmol/L聚合物的乙醇溶液,與乙酸和可溶性金屬鹽混合,攪拌均勻得到溶膠狀的靜電紡絲液,經(jīng)靜電紡絲后得到初生納米纖維;靜電紡絲液中可溶性金屬鹽以金屬離子濃度計(jì)為0.5~5mol/L,乙酸濃度為0.5~5mol/L;
所述的聚合物選自聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯中的一種或幾種;
所述的可溶性金屬鹽選自鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯或四氯化鈦;
(2)步驟(1)得到的初生納米纖維經(jīng)水解、靜置12h-24h、煅燒,得到二氧化鈦納米纖維;
(3)配制濃度為1~100mmol/L次級(jí)結(jié)構(gòu)MnOx納米針的前驅(qū)體溶液,與步驟(2)得到的二氧化鈦納米纖維混合,使體系中金屬摩爾比[Ti4+]:[Mnn+]=0.1~10:1,水熱反應(yīng)完全后,經(jīng)洗滌、干燥、煅燒處理,得到分級(jí)結(jié)構(gòu)的MnOx/TiO2納米纖維催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于:靜電紡絲液中可溶性金屬鹽以金屬離子濃度計(jì)為0.5~2.0mol/L,乙酸濃度為1.0~3.0 mol/L;聚合物的乙醇溶液中聚合物的濃度為0.3~0.6mmol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于:步驟(1)中,靜電紡絲的電壓為5~20kV,注射速度為0.1~5ml/h,接收距離為5~20cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于:步驟(2)中,煅燒過(guò)程經(jīng)2.5~10℃/min的升溫速率升溫至350~600℃,煅燒時(shí)間為1~10h;步驟(3)中,水熱反應(yīng)溫度為75~200℃、時(shí)間6~48 h。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于:步驟(3)中,所述MnOx納米針的前驅(qū)體溶液為乙酸錳的水溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法,其特征在于:所述乙酸錳水溶液的濃度為1.5~60mmol/L。
10.一種權(quán)利要求1所述的分級(jí)結(jié)構(gòu)MnOx/TiO2納米纖維催化劑在丙酮催化氧化反應(yīng)中的應(yīng)用。