[发明专利]常温降解VOCs的负载双过渡金属单原子的ACF催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了常温降解VOCs的负载双过渡金属单原子的ACF催化剂的制备方法，包括ACF在体积浓度为3‑30％的HCl溶液中进行预处理，预处理后浸渍负载双过渡金属元素Cu‑Cr、Mn‑Fe、Fe‑Cu、Ni‑Co、Fe‑Zn和Mn‑Co，再经超声分散0.5‑4h使其分散均匀，烘干后置于100‑600℃的马弗炉中煅烧2‑10h，制得负载双过渡金属氧化物的ACF催化剂，再经H₂还原得到双过渡金属单原子ACF催化剂。本发明制备的双过渡金属单原子ACF催化剂能实现常温空气氛围下对VOCs的高效降解，催化剂活性高、成本低，极具应用前景。

技术领域

本发明涉及环境治理领域，特别涉及常温降解VOCs的负载双过渡金属单原子的ACF催化剂的制备方法。

背景介绍

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)产生于化工生产的各个领域，如石油炼制、印刷、涂料、制药、皮革等。大量排放的有机废气不但污染环境，还严重危害了人们的健康。随着人们生活水平的提高，公众对生活环境的要求也越来越高，VOCs的治理越来越成为研究的热点。

目前国内外在VOCs处理方面用到的技术有许多，如吸附法、吸收法、冷凝法、燃烧法(包括直接焚烧法和催化燃烧法)、等离子体法、生物降解法和光催化降解法和常温催化氧化法等。在以上各种处理方法中，常温催化氧化法最具有前景，它能实现常温高效降解VOCs，从而省去了大量的运行成本，节约了能源。常温催化氧化技术的核心在于催化剂的制备，在高效催化剂作用下实现常温催化氧化VOCs，从而使其彻底分解为CO₂、H₂O和部分无机盐。

专利号CN103372430A公开了一种负载贵金属催化剂的制备方法。首先将金属氧化物前驱体制成水相，然后将贵金属前驱体溶于油制成油相，将水相与油相按一定比例与表面活性剂混合，经雾化、点火、燃烧、冷却、团聚制得负载贵金属的粉体，可用于常温VOCs的消解，但制备方法过于复杂。专利号CN105013477A公开了一种用于催化氧化VOCs的催化剂，该催化剂使用锐钛矿相二氧化钛修饰的金红石相二氧化钛作为载体，活性组分为钌或钌的氧化物，混相二氧化钛与活性组分之间存在协同作用，进而提高了催化剂对VOCs的催化氧化性能。以上两种催化剂制备过程均使用到了贵金属，造成催化剂成本过高，此外，贵金属在使用过程中易中毒失活，不利于工业上长期应用。

单原子是一类新型的催化剂，它以单个原子位点为反应活性位，实现了极低负载量与高效催化活性的完美统一。我国大连物化所的张涛教授通过浸渍法实现了Pt催化剂的单原子分布，并且发现该单原子催化剂具有较高的催化活性。目前，对于双非贵金属单原子催化剂的制备尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种实现了在空气气氛中常温高效降解VOCs的负载双过渡金属单原子的ACF催化剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明涉及的一种常温降解VOCs的负载双过渡金属单原子的ACF催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、ACF的预处理：

将ACF浸没在体积浓度为3-30％的HCl溶液中，并将溶液置于40-100℃水浴锅中反应2-10h，然后取出ACF，并用蒸馏水洗涤至中性，自然晾干，所述ACF的比表面积为800-3000m²/g，外表面积为0.2-2.0m²/g；

步骤二、浸渍负载双过渡金属：

取双过渡金属可溶性盐，加蒸馏水溶解，待完全溶解后加入预处理后的ACF，超声分散0.5-4h，超声结束后静置2-30h，然后取出，在50-120℃烘箱中烘干，两种过渡金属元素摩尔比为(0.1-10):1，双过渡金属元素总质量与ACF质量比为0.1-5％；

步骤三、程序升温煅烧：