[发明专利]用于多种VOCS治理的钴锰复合氧化物的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公布了一种用于多种VOCs治理的钴锰复合氧化物的制备方法及其产品和应用，使用改进的沉淀方法制备，通过在沉淀过程中引入少量的甘油调控颗粒大小、金属价态和暴露活性位，大大提高材料的催化性能，在烷烃、芳香烃、氯代芳烃、氯代烯烃等VOC治理中均具有良好的效果通过在制备钴锰复合氧化物过程中引入甘油调控，使其在颗粒尺寸、金属价态和暴露活性位等方面表现出独特的性质，并在烷烃、芳香烃、氯代烯烃和氯代芳香烃四类挥发性有机物的催化氧化过程中表现出优异的催化性能，具有材料构成简单、方法简单可控、材料应用范围广、效率高等优点。

技术领域

本发明涉及一种用于多种VOCs治理的钴锰复合氧化物的制备方法及其产品和应用，属于材料制备领域。

背景技术

挥发性有机物（VOCs）是空气污染的主要来源，其来源广泛、种类繁多，毒性很大。如甲醛、芳香烃等具有明显的“三致”（致癌、致畸、致突变）生物毒性，一些氯代烃对人类健康具有显著的毒害作用，VOCs经大气光化学反应后会产生臭氧和过氧乙酰硝酸等一些氧化性较强的气态化合物，会危害人体健康和伤害植物等。

VOCs的治理一直是环境领域普遍关注的问题，也涌现出多种治理方法，包括吸收法、吸脱附法、燃烧法、冷凝法等。其中燃烧法是治理最为彻底且有效的一种技术。燃烧法中直接燃烧所需热量大，一般最常用的是催化燃烧法。但催化燃烧法目前存在的问题是，一种催化剂往往只针对单一VOCs，而VOCs总是以多种形式一起出现的。目前所开发的贵金属基催化剂对VOCs治理效果较好，但往往易中毒；而过渡金属氧化物催化和抗烧结性能往往较差。因此，同时针对多种VOCs且效果较好的多功能催化剂的开发目前仍存在巨大挑战。

针对此问题，本发明欲提供一种可同时治理多种VOCs污染物的高效催化材料的制备方法，主要针对烷烃、芳香烃、氯代烯烃和芳香氯代烃。据我们所知，没有可同时针对这四类VOCs治理的专利或文献报道。同时，采用本方法提供的催化剂在以上四类VOCs的治理中均表现出优于目前文献中的报道结果。

发明内容

针对多种VOCs共存而同时治理存在困难的问题，本发明目的在于提供一种用于多种VOCs治理的钴锰复合氧化物的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的用于多种VOCs治理的钴锰复合氧化物产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种用于多种VOCs治理的钴锰复合氧化物的制备方法，其特征在于：使用改进的沉淀方法制备，通过在沉淀过程中引入少量的甘油调控颗粒大小、金属价态和暴露活性位，大大提高材料的催化性能，在烷烃、芳香烃、氯代芳烃、氯代烯烃等VOC治理中均具有良好的效果，具体步骤如下：

第一步，将摩尔比为2:1~5:1的硝酸钴和硝酸锰溶解于乙醇溶剂中，配成摩尔浓度为0.05~0.10 mol/L的金属盐溶液；

第二步，将过量10%的二水合草酸溶解于乙醇溶剂中，配成草酸溶液；

第三步，称取适量的甘油分散于乙醇中，超声使之均匀，配成甘油溶液；

第四步，将第二步中草酸溶液和第三步所得甘油溶液同时均匀缓慢滴入金属盐溶液中，控制草酸溶液的滴加速度小于1mL/s，甘油溶液的滴加速度与草酸溶液的滴加速度控制为1:10；

第五步，滴加完全后，继续搅拌6~10h后抽滤，得到滤饼，将滤饼置于鼓风干燥箱中干燥，至完全干燥；

第六步，干燥后的样品经研磨过筛，置于马弗炉中焙烧，焙烧温度为300~700^oC得催化剂。

其中，第三步中甘油的摩尔浓度为0.3 mol/L。

在上述方案基础上，控制干燥箱浓度为50~70^oC