[发明专利]一种用于挥发性有机物治理的锰基催化剂及制备和应用

说明书

本发明公开了一种用于挥发性有机物治理的锰基催化剂及制备和应用，由氧化锰和其它过渡金属氧化物组成，其中，氧化锰的质量分数小于60%，其他过渡金属氧化物大于40%；其他过渡金属氧化物为纯的M_xO_y，M=Co、Ce、Cr或包括Co₃O₄和M_xO_y，M=Ce、Cr，其中1≤x≤3，1≤y≤4。本发明还公开了锰基催化剂的制备方法为草酸盐胶态共沉淀法。公开的锰基催化剂在挥发性有机物治理中，对苯的催化燃烧反应表现出活性高、寿命长及抗烧结能力强等特点。最优催化剂可在常压、空速为30000 mL/(g·h)的反应条件下，在低于230℃时实现VOCs中结构稳定的代表性模型底物苯的完全燃烧，与贵金属催化剂的性能相媲美。

发明领域

本发明涉及一种用于挥发性有机物治理的催化剂，属于材料制备及环保技术领域，具体地说，涉及一种用于挥发性有机物治理的锰基催化剂及制备和应用。

背景技术

作为环境保护中重要的一部分，挥发性有机物（VOCs）治理备受关注。目前针对VOCs治理的技术很多，但最有效的方式为催化燃烧。而催化剂的选择是治理的关键。现在常用的催化剂可分为贵金属和非贵金属。贵金属活性高，但其在高温下贵金属颗粒易团聚长大、易与S、N等形成易挥发的硫化物、氮化物等使贵金属流失，导致其抗烧结及抗S、N能力差，同时贵金属资源稀缺，价格较高。考虑到成本、效益等因素，非贵金属常作为潜在的替代催化剂应用在VOCs治理中。

过渡金属具有价格低廉、资源丰富的优点，由其组成的氧化物在VOCs治理中抗烧结、抗S、N能力强，但存在活性不如贵金属好等缺点。因此，有必要发展一种具有优异性能的VOCs治理的过渡金属氧化物催化剂，缓解目前资源紧张和环境污染问题。

发明内容

为克服现有技术的不足本发明提供一种用于挥发性有机物治理的锰基催化剂及制备和应用。

一种用于挥发性有机物治理的锰基催化剂，其特征在于，由氧化锰和其它过渡金属氧化物组成，其中，氧化锰的质量分数小于60%，其他过渡金属氧化物大于40%；其他过渡金属氧化物为纯的M_xO_y，M=Co、Ce、Cr或包括Co₃O₄和M_xO_y，M=Ce、Cr，其中1≤x≤3，1≤y≤4。

氧化锰的质量分数为10-55%，其他过渡金属氧化物的质量分数为45-90%。

其它过渡金属氧化物M_xO_y为Co₃O₄、CeO₂或Cr₂O₃中的一种。

Mn/M的摩尔比为1/7~1/1。

其它过渡金属氧化物为Co₃O₄和M_xO_y， M_xO_y为CeO₂或Cr₂O₃，其中Co/M摩尔比为1/2-1/1。

一种用于挥发性有机物治理的锰基催化剂的制备方法，其特征在于，锰基催化剂的草酸盐胶态共沉淀法包括以下步骤：

（1）混合锰盐和纯的钴盐、纯的铬盐或纯的铈盐，或混合锰盐、钴盐和铈盐或铬盐于无水乙醇中，形成均匀透明的溶液，Mn/M（M为Co、Cr、Ce）的摩尔比为1/7-1/1；Co/M的摩尔比为1/2-1/1；

（2）得到均匀的金属盐溶液；

（3）混合二水合草酸于无水乙醇中，形成均匀透明溶液；

（4）得到均匀的草酸溶液；