[发明专利]一种复合金属氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了复合金属氧化物催化剂及其制备方法和应用，其特征在于该催化剂的活性组分主要由锰、铈、钴的金属氧化物构成，其中活性组分中Ce：Mn：Co摩尔比为1：(1～8)：(1～2)。本发明还公开了该催化剂的制备方法为溶胶凝胶法制备，选择柠檬酸作为络合剂。该催化剂制备方法简单，制备原料资源丰富，价格较贵金属便宜，且不产生废液。且本发明所述的在550℃条件下焙烧而成的2MnCeCo催化剂在257℃对氯苯的转化率可达到92.1％，且在350℃条件下稳定运行80h，对氯苯的转化率稳定保持在99.0％以上。结果表明该催化剂对于氯苯催化燃烧具有活性高、副产物少和稳定性好等特点，比较适用于催化燃烧消除氯苯。

技术领域

本发明属于催化燃烧环境环保技术领域,特别涉及一种用于氯苯催化燃烧的过渡金属氧化物催化剂及其制备方法、应用和稳定性研究。

背景技术

含氯挥发性有机化合物CVOCs(Chlorinated Volatile Organic Compounds)是VOCs(Volatile Organic Compounds)中毒性较大的一类。CVOCs的排放主要来源于工业生产过程。化学和制药厂、炼油厂、汽车制造、纺织品制造和电子部件厂在工业生产过程中，CVOCs以废水或废气的形式排放。因其具有良好的化学稳定性和热稳定性，不易被分解或生物降解，因此会在自然界中长时间滞留，不仅对人类的健康造成严重的危害,也对生态环境造成持久的、累积性的影响,如破坏大气臭氧层，形成臭氧层空洞，或者与臭氧等发生光化学反应形成光化学烟雾，引起全球变暖。

近年来，CVOCs的降解处理已成为环境污染治理的焦点问题之一。目前处理CVOCs的技术主要有回收技术和销毁技术。回收技术主要有吸附、吸收、冷凝以及膜分离技术等；销毁技术包括直接燃烧、催化燃烧、生物降解、等离子体技术等。与其他处理技术比较，催化燃烧技术净化效率高、能耗低，能够在一定温度下使CVOCs完全燃烧,转化成为CO₂和H₂O、HCl、和Cl₂等产物，被认为是比较可行和具有前景的技术之一。

催化燃烧的核心技术是制备高效稳定的催化剂。目前用于CVOCs催化燃烧的催化剂主要包括三大类：贵金属催化剂、固体酸催化剂和复合金属氧化物催化剂。贵金属催化剂活性高但及易形成危害更大的多氯副产物,容易氯中毒，易烧结，且由于资源稀缺，价格昂贵，使得贵金属催化剂的实际应用受到限制。固体酸催化剂虽有一些应用，但因活性低或副产物多而没有得到广泛的推广。故而，用于CVOCs催化燃烧的催化剂研究主要集中在过渡金属氧化物上。代表性的专利有JP201410161656、JP201410605598、JP2001327869、CN107008459A、CN107670658A、CN107051424A、US4031149、US58116628、US7052663等。

发明内容

本发明的目的是本针对现有技术所存在的不足而提供一种复合金属氧化物催化剂，本发明还有一目的是提供上述催化剂的制备方法和应用。筛选出低温活性好，高温稳定性强的，能够抗氯中毒的催化剂，降低氯苯的转化温度，提高氯苯的降解效率。

本发明采用的技术方案如下：一种复合金属氧化物催化剂，其特征在于催化剂由金属氧化物作为活性组分复合而成；活性组分为钴、锰、铈的金属氧化物；其中活性组分中Ce:Mn:Co摩尔比为1：(1～8)：(1～2)。

本发明还提供了制备上述复合金属氧化物催化剂的方法，选择柠檬酸为络合剂的溶胶凝胶法，其具体步骤如下：

(1)将市售的Mn(NO₃)₂、Ce(NO₃)₃·6H₂O和Co(NO₃)₃·6H₂O按照摩尔比(1～8):1：(1～2)称好，再按照金属元素总摩尔数M(Ce+Mn+Co)与柠檬酸物质的量比为1：(0.3～1)称取柠檬酸溶于超纯水溶解，摇匀；