[发明专利]负载型复合过渡金属氧化物及制备方法与作为催化剂应用

说明书

本发明公开了一种负载型复合过渡金属氧化物及制备方法与作为催化剂应用，涉及催化剂制备技术领域。制备方法为将具有孔道结构的惰性载体、过渡金属盐和氧化剂充分混匀后得到混合粉末，向反应釜中加入含有氨根离子的水溶液或有机胺水溶液，所述含有氨根离子的水溶液或有机胺水溶液置于所述反应釜中且置于反应容器之外；将反应釜密闭，再将反应釜在120℃‑200℃的条件下加热6h‑18h，使所述过渡金属盐和氧化剂发生氧化还原反应生成复合氧化物，并负载到载体的孔道中和载体的表面，即得到负载型复合过渡金属氧化物。所述的催化剂制备方法简单易于操作，制备的催化剂活性、稳定性兼具。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种负载型复合过渡金属氧化物及制备方法与作为催化剂应用。

背景技术

挥发性有机化合物是光化学烟雾和臭氧消耗的污染物之一，主要来源于汽车尾气，工业排放和包装印刷业的工艺过程废气等。这些易挥发性有机废气对生态环境和人体健康有巨大危害，急需治理。近二十年来，为了有效去除VOCs污染，多种有效VOCs去除技术得到很好的发展。其中，催化氧化已被证明是一种有效且节能的方法，有机污染物可以在相对较低的温度下完全分解成二氧化碳和水等无害的产物。

目前，用于甲苯催化燃烧的催化剂以负载型贵金属(活性组分为Pt、 Pd、Rh等贵金属)、钙钛矿型复合金属氧化物和过渡金属型催化剂。负载型贵金属催化剂对于甲苯的催化燃烧具有很好的催化性能，但由于贵金属的价格昂贵、易流失、热稳定性差，难以大规模应用，但本发明所使用的钴锰价格低廉，已经被广泛研究及应用。钙钛矿型复合金属氧化物催化剂的热稳定性好，但其反应活性差。

过渡金属型催化剂因其良好的活性，并且价格低廉，是一类广泛研究的催化剂。现有技术中，制备负载型催化剂主要采用浸渍法或者沉淀法，这些方法在制备催化剂过程中都需要高温煅烧，这将导致载体表面的活性组分发生聚集而导致催化剂催化性能下降。

发明内容

本发明解决了现有技术中高温煅烧导致催化剂活性组分聚集的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种负载型复合过渡金属氧化物的制备方法，含有以下步骤：

(1)将具有孔道结构的惰性载体、过渡金属盐和氧化剂充分混匀后得到混合粉末，将所述混合粉末置于反应容器中，再将所述反应容器置于反应釜中；所述氧化剂为高锰酸钾或重铬酸钾；

(2)向步骤(1)中所述反应釜中加入含有氨根离子的水溶液或有机胺水溶液，所述含有氨根离子的水溶液或有机胺水溶液置于所述反应釜中且置于步骤(1)所述反应容器之外；将所述反应釜密闭，再将反应釜在120℃ -200℃的条件下加热6h-18h，使所述过渡金属盐和氧化剂发生氧化还原反应生成复合过渡金属氧化物，并负载到载体的孔道中和载体的表面，即得到负载型复合过渡金属氧化物。

优选地，步骤(1)所述具有孔道结构的惰性载体为分子筛；

优选地，所述分子筛为沸石分子筛；

优选地，所述沸石分子筛为多级孔ZSM-5分子筛，所述多级孔ZSM-5 分子筛的晶粒直径为100nm-1000nm，所述多级孔ZSM-5分子筛的硅原子与铝原子的物质的量之比为(20-100)：1，所述多级孔ZSM-5分子筛比表面积为300m².g^-1-470m².g^-1，所述多级孔ZSM-5分子筛孔容为0.3 cm³.g^-1-1.02cm³.g^-1。

优选地，步骤(1)所述过渡金属盐为钴盐、亚铁盐和氯化亚铜中的至少一种。

优选地，步骤(2)所述含有氨根离子的水溶液为氨水、碳酸铵水溶液、草酸铵水溶液、醋酸铵水溶液或尿素水溶液；步骤(2)所述有机胺水溶液为乙二胺水溶液。