[发明专利]一种用于VOCs催化燃烧的限域生长锰基催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种用于VOCs催化燃烧的限域生长锰基催化剂，其特征在于，锰基催化剂的催化活性成分为A_xMnO₂，其中，A为选自K、Ca、Mg、Fe、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ce、Zr和La元素中的一种或几种；x为A元素的掺杂原子比，取值为0～0.5；

其中，所述催化活性成分是以纳米级颗粒的状态原位生长于多孔载体的微细孔道内、其粒径受所述微细孔道的尺寸所限制，所述微细孔道的尺寸为1nm～100nm。

2.一种用于VOCs催化燃烧的限域生长锰基催化剂的制备方法，其特征在于，其包括步骤：

S1:以高锰酸钾、还原性有机物作为原料，并将高锰酸钾、还原性有机物分别分散到水中，以得到含有高锰酸钾的第一溶液和含有还原性有机物的第二溶液；

S2：向第一溶液或者第二溶液两者其中之一加入多孔载体，烘干之后，得到吸附了反应原料的多孔载体，将两者其中的另一加到所述吸附了反应原料的多孔载体中，与所述多孔载体的微孔孔隙中所含的反应原料发生氧化还原反应、在所述微孔孔隙中原位生成纳米级MnO₂，制得含有催化活性成分的载体复合物；

S3:将含有催化活性成分的载体复合物进行焙烧，制得限域生长锰基催化剂。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1:将高锰酸钾配制成一定浓度的溶液，然后将多孔载体Z浸没到高锰酸钾溶液中，通过搅拌或振荡或超声的方法将高锰酸钾负载至所述多孔载体Z上，烘干之后，制得紫红色催化剂前驱体；

步骤2：将还原性有机物和掺杂相金属A的化合物溶于水中，通过搅拌或振荡或超声的方法进行均质分散，将均质分散的水溶液加到所述紫红色催化剂前驱体中，边滴加边观察，待所述紫红色催化剂前驱体变为棕褐色后停加，烘干之后，得到含有催化活性成分的载体复合物；

步骤3：将含有催化活性成分的载体复合物进行焙烧，制得限域生长锰基催化剂；其表达式为：A_xMnO₂/Z，

其中，A为选自K、Ca、Mg、Fe、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ce、Zr和La元素中的一种或几种；x为A元素的掺杂原子比，取值为0.01～0.5；

Z为步骤S1中所述的多孔载体。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤a:将还原性有机物和掺杂相金属A的化合物一同溶于水中得到混合水溶液，然后将多孔载体Z浸没到该混合水溶液中，使该混合水溶液中的所述还原性有机物和金属A的化合物被吸附到所述多孔载体Z的微孔孔隙内，烘干之后，制得吸附了还原性有机物和金属A的化合物的多孔载体；

步骤b：将步骤a得到的多孔载体加入到高锰酸钾溶液中，待反应至有棕红色沉淀产生即停止反应、过滤，去除多余的高锰酸钾水溶液，烘干之后，得到含有催化活性成分的载体复合物；

步骤c：将含有催化活性成分的载体复合物进行焙烧，制得限域生长锰基催化剂；其表达式为：A_xMnO₂/Z，

其中，A为选自K、Ca、Mg、Fe、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ce、Zr和La元素中的一种或几种；x为A元素的掺杂原子比，取值为0.01～0.5；

Z为步骤S1中所述的多孔载体。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述多孔载体Z的孔径在1nm～100nm之间。

6.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述多孔载体Z选自多孔氧化硅、多孔氧化铝、蒙脱土和硅藻土中的一种或几种。

7.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述高锰酸钾溶液的浓度为0.5wt％～6wt％，溶剂为水。

8.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述还原性有机物选自葡萄糖、果糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖及鼠李糖中的一种或几种。