[发明专利]一种碳纳米球担载氧化锰基催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米球担载的氧化锰催化剂及制备，应用于隧道、停车场、地下商场和城市公路隧道中常温低浓度NO的脱除净化，并且能够长时间保持高转化率和高活性。

背景技术

氮氧化物（NOx）是形成硝酸型酸雨和光化学烟雾、破坏臭氧层的主要大气污染物之一，具有很强的毒性。隧道，停车场等半封闭空间由于自然通风受到限制，机动车排放的尾气无法及时排出，氮氧化物（NOx）累积，空气污染严重。其中，一氧化氮（NO）占NOx总量的90%-95%，NO有效的脱除净化显得尤为重要。NO的治理技术包括催化还原法、催化分解法、等离子体法、液体吸收法、吸附法、微生物法等，其活性都相对较低。NO常温催化氧化催化剂载体的选择很重要，一方面能够提高催化剂的原子利用率，另一方面能够降低催化剂的成本；所以亟需寻找一种廉价、高效的载体来提高催化剂的活性。

碳纳米球表面具有丰富的含氧官能团，负载的氧化锰提高了原子利用率，增强了氧化锰与载体的相互作用，提高了其活性；另一方面利用碳纳米球作载体催化剂的成本得到很大程度的降低。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种碳纳米球担载氧化锰基催化剂的制备方法，用于NO常温催化氧化。

一种碳纳米球担载氧化锰基催化剂的制备方法，其特征在于，利用硫酸对碳纳米管担载氧化锰进行表面改性，其制备步骤包括：

（1）将碳纳米球分散在去离子水中超声20min，然后加入适量的聚乙烯吡咯烷酮再超声20min，获得碳纳米球与聚乙烯吡咯烷酮的第一分散液；将一定浓度的高锰酸钾水溶液和硫酸溶液逐滴滴入上述分散液中并剧烈搅拌；常温搅拌混合均匀后，放入聚四氟乙烯内衬的水热晶化釜，晶化温度为160℃，反应40min-1h获得沉淀；

（2）用大量去离子水洗涤、过滤出所得沉淀，放入50-80℃烘箱12小时进行烘干即制得碳纳米球担载氧化锰基催化剂。

步骤（1）中所述表面活性剂与碳纳米球的质量比1：6；高锰酸钾与碳纳米球的质量比7：0.3。

步骤（1）中所述第一分散液中碳纳米球的质量百分比为0.6%；表面活性剂的质量百分比为0.1%；所述高锰酸钾水溶液的浓度为0.1～0.6mol/L；所述的表面活性剂聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇的一种。

本发明人经研究发现碳纳米球担载氧化锰基催化剂，提高了常温催化氧化NO的寿命和降低了催化剂的成本。

附图说明

图1为本发明实施中所制得的碳纳米球担载氧化锰催化剂的XRD图谱。

图2为示出对比例一、实施例一的碳纳米球担载氧化锰低浓度NO常温脱除性能测试结果的图，测试条件为：反应气NO浓度～10ppm、O₂浓度21%、载气N₂，温度～30℃，空速120000mL·h^-1·g^-1。

具体实施方式

以下实例结合附图用于更详细地说明本发明，但本发明并不限于此。

对本发明的碳纳米球担载氧化锰基催化材料进行常温脱除低浓度NO的测试。测试方法可为：在反应器中通入含氧NO废气，所述的含氧NO废气中包括NO，N₂和O₂，以含氧NO废气中的O₂为氧化剂，在室温（30℃±5℃）条件下将NO催化氧化脱除。其中，所述的含氧NO废气中O₂含量为～21%，NO的含量为～10ppm，其余为N₂。高空速为120000mL·h^-1·g^-1。碳纳米球负载氧化锰基催化材料的用量为0.25g。

对比例1：

将7g高锰酸钾（KMnO₄）溶解在150ml去离子水中，取5ml浓硫酸（95wt%）逐滴滴入高锰酸钾溶液中并不断搅拌，滴加完毕后转移至聚四氟乙烯内衬的水热晶化釜，晶化温度为160℃反应40min，真空抽滤、大量水洗，于60℃烘箱中烘干，制得非负载氧化锰基催化剂，记为：MS。

实施例1：