[发明专利]一种锰氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种锰氧化物催化剂及其制备方法和应用，所述方法为：将锰源，或锰源和复合金属源的混合物溶解，加入尿素，将溶液搅拌加热沉淀后固液分离；将所得固相洗涤、烘干后进行焙烧，得到锰氧化物催化剂。本发明以尿素作为沉淀剂，采用均匀共沉淀法制备得到锰氧化物催化剂，所得催化剂在催化燃烧乙酸乙酯时具有高选择性、高活性、高稳定性、低起燃温度以及长使用寿命等优点，较现有的贵金属催化剂而言，催化活性更高，催化温度区间更低，且材料来源广泛，制备工艺简单，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化剂制备以及大气污染净化技术领域，具体涉及一种锰氧化物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，随着人类工业活动的强度增加，大量的挥发性有机物(Volatile OrganicCompound,VOCs)排放到大气环境中，通过系列化学反应引发环境污染。例如一些活性强的VOCs可以与另一种大气污染物氮氧化物(NOx)发生光化学反应，引起地表臭氧浓度升高，形成光化学烟雾污染；一些蒸汽压低的VOCs也可以经过复杂过程成核长大形成二次有机气溶胶，而二次有机气溶胶正是细颗粒物PM2.5的重要组成部分。可见VOCs是形成光化学污染和大气灰霾的重要前驱物质。除此之外，VOCs本身对人体健康也能构成巨大威胁。例如常见的VOCs如甲醛、苯、甲苯等具有致癌、致畸的危害。因此，要去除光化学烟雾，降低颗粒物污染，提高城市空气质量，保护民众的身体健康，VOCs排放控制和去除势在必行。

VOCs的来源广泛，主要包括了石油、化工、医药、包装、印刷、涂装等，以涂装行业为例，其VOCs排放量将近700万吨/年，约占VOCs总排放量的1/3。在涂装行业VOCs消除净化领域，西方主要发达国家以及日本起步较早。在1955年美国就已颁布了《空气污染控制法》，对空气污染物排放类别和总量做了详细的规定，后来又颁布了《洁净空气法》，并于1970年和1990年做了两次修订；在1966年还专门为涂装行业的VOCs排放制定了专门性法规，即“66法规”。在法律的强制约束和企业利益的推动下，不同消除VOCs的技术被研发和使用。

目前我国高度重视VOCs的污染问题，要求到2020年，基本实现VOCs从原料到产品、从生产到消费的全过程减排。因此，VOCs的减排技术得到了广泛的研究探索。其中催化燃烧技术具有较好的应用前景，新型催化剂的开发是研究的热点与前沿。

在乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂，被广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树酯、合成橡胶、涂料及油漆等的生产过程中。根据估计，每年全球大约会使用约130万吨乙酸乙酯，其中绝大部分被用来作为溶剂。据统计，约77％的乙酸乙酯溶剂会排放进入大气之中造成空气污染，影响环境质量和民众身体健康。

现有的催化分解VOCs的催化剂多为贵金属催化剂，例如CN106391009A公开了一种用于VOCs催化氧化用的催化剂的制备方法，得到了Pt负载在TiO₂上的催化氧化VOCs的催化剂。CN105854890A提供了一种VOCs催化剂及其制备方法，利用离子交换法合成(FeSnO(OH)₅)微纳材料，将微纳材料利用浸渍法在其表面负载Pt纳米颗粒，最后将样品在空气气氛下煅烧制备出复合热催化剂。CN106607056A提供了一种石墨烯负载贵金属复合氧化物VOCs催化剂及制备方法，使用石墨烯作为载体，载体的多层表面上分布有基础涂层，基础涂层材料包括TiO₂、铈锆固溶体和氧化物催化剂，基础涂层材料上分布有贵金属催化剂。

上述负载型贵金属催化剂价格昂贵，不利用大规模推广，在催化乙酸乙酯分解时催化效率并不理想，需要在较高的温度下才能有效进行(>300℃)，因此需要开发成本低廉稳定性好高效催化燃烧乙酸乙酯的新型催化剂。

发明内容