[发明专利]用于催化燃烧甲苯的复合型非贵金属氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种用于催化燃烧甲苯的复合型非贵金属氧化物催化剂，该催化剂以TiO₂为载体，以负载在TiO₂上的复合型非贵金属氧化物为活性组分，所述复合型非贵金属氧化物的结构式为：Sn_1‑xMn_xO₂，x满足：0.05≤x≤0.5，所述复合型非贵金属氧化物的质量占催化剂质量的10％～30％。本发明还提供了一种制备上述催化剂的方法，以及利用该催化剂对甲苯进行催化燃烧的方法。本发明催化剂为复合型非贵金属氧化物催化剂，能够快速、高效地消除工业尾气中的甲苯。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种用于催化燃烧甲苯的复合型非贵金属氧化物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

甲苯是一种挥发性有机物，对生态环境和人类健康具有极大的危害，它广泛产生于石油化工、印刷、制药等生产过程。近年来，我国陆续出台了多部法规助力挥发性有机物(VOCs)治理，通常用于甲苯催化燃烧的催化剂主要分为两大类：贵金属如Pt、Pd、Rh等，以及非贵金属氧化物如钙铁矿、六铝酸盐、复合金属氧化物等。其中，贵金属催化剂虽然具有较好的低温活性，但其易烧结、价格昂贵等问题严重制约了贵金属催化剂的工业应用。因此，开发一种用于催化燃烧甲苯的非贵金属催化剂具有重要的经济和环境效益。

在非贵金属氧化物材料中，钙铁矿型和六铝酸盐催化剂的稳定性较贵金属虽然有所提高，但其通常低温活性较低，故通常用于高浓度的甲烷催化燃烧反应。过渡金属氧化物如氧化铜、氧化锰等，常被应用于甲苯催化燃烧领域，在低温阶段有出色的催化活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于催化燃烧甲苯的复合型非贵金属氧化物催化剂。该催化剂能够快速、高效地消除工业尾气中的甲苯。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于催化燃烧甲苯的复合型非贵金属氧化物催化剂，其特征在于，该催化剂以TiO₂为载体，以负载在TiO₂上的复合型非贵金属氧化物为活性组分，所述复合型非贵金属氧化物的结构式为：Sn_1-xMn_xO₂，x满足：0.05≤x≤0.5，所述复合型非贵金属氧化物的质量占催化剂质量的10％～30％。

上述的一种用于催化燃烧甲苯的复合型非贵金属氧化物催化剂，其特征在于，所述x＝0.2。

上述的一种用于催化燃烧甲苯的复合型非贵金属氧化物催化剂，所述复合型非贵金属氧化物的质量占催化剂质量的20％。

另外，本发明还提供了一种制备上述催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将Mn(CH₃COO)₂·4H₂O和SnCl₄溶解于去离子水中，超声振荡0.5h后加入TiO₂粉体，搅拌均匀后得到悬浮液；

步骤二、对步骤一中所述悬浮液进行搅拌，并在搅拌过程中滴加氨水，使悬浮液的pH值调至8～10，过滤后得到沉淀；

步骤三、将步骤二中所述沉淀置于烘箱中，在温度为120℃的条件下干燥12h～24h；

步骤四、将步骤三中干燥后的沉淀置于马弗炉中，以5℃/min～7℃/min的升温速率升温至650℃后保温4h～8h进行焙烧处理，得到用于催化燃烧甲苯的复合型非贵金属氧化物催化剂。

除此之外，本发明还提供了一种利用上述催化剂对甲苯进行催化燃烧的方法，其特征在于，该方法为：将催化剂装填于反应器中并升温至200℃～300℃，恒温后以80000h^-1的质量空速向反应器内持续通入含有甲苯的混合气体，使混合气体中的甲苯在催化剂的催化下燃烧分解，生成二氧化碳和水。