[发明专利]一种Cu-Mn-O-SiO2

说明书

本发明公开了一种Cu‑Mn‑O‑SiO₂‑Al₂O₃催化剂的制备方法和应用，制备方法包括：(1)取适量铜盐和锰盐溶解于一定量的乙醇‑水混合溶剂中，搅拌均匀；(2)缓慢加入沉淀剂溶液，同时进行剧烈搅拌得到含有沉淀物粒子的悬浊液；(3)将硝酸铝、适量硅的可溶性前驱物溶解于醇‑水混合溶剂中使其形成溶胶；(4)在超声波作用下，将第（2）步得到的沉淀物悬浊液倾倒入第（3）步得到的溶胶中，溶胶在悬浊液的碱性作用下变成凝胶，即可获得含沉淀物粒子的催化剂前驱体；再经干燥、焙烧等步骤即得所述催化剂。本发明催化剂制备工艺简单，原料来源广泛，价格低廉，对人体和环境无害，易于实现工业化生产，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种Cu-Mn-O-SiO₂-Al₂O₃催化剂的制备方法和应用，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

工业废气中含有大量的苯、甲苯、二甲苯、甲醛等挥发性有机化合物（简称VOCs），在自然环境条件下可引发光化学烟雾，导致臭氧层破坏，人体长期吸入这些污染物也会导致慢性中毒甚至死亡，因而VOCs不仅严重危害自然环境，而且威胁着人类健康。含苯废气的处理方法主要包括吸附法、冷凝法、催化氧化法、直接燃烧法及生物降解法等，其中催化氧化法因其具有反应温度低、适用范围广、活性高且无二次污染等特点已成为目前最具应用前景的VOCs污染治理技术之一。

目前，VOCs催化氧化催化剂主要分为两大类：(1)贵金属催化剂，如Pt、Pd、Au、Rh等；(2)过渡金属氧化物催化剂，如Co、Ni、Mn、Cu等的单一氧化物及其复合氧化物。贵金属催化剂虽然表现出较好的催化活性，但贵金属资源稀少且价格昂贵，使其工业应用受到限制。过渡金属氧化物催化剂因价格低廉、来源广泛、制备方法简单、组成结构易于调变且具有较高的催化活性而受到广泛关注，尤其是，复合金属氧化物催化剂表现出比单一金属氧化物催化剂更为优越的催化活性和稳定性，在一定条件下甚至可以达到贵金属催化剂的催化效果，因此具有广阔的应用前景。

中国专利CN105170158 B公开了一种由络合法制备的钴锰复合氧化物催化剂，该催化剂由CoMn尖晶石氧化物组成，用于低温催化燃烧苯系挥发性有机物，具有良好的低温活性。

中国专利CN105126863 B公开了一种由沉淀法结合氧化法制备的镍锰复合氧化物催化剂，该催化剂活性组分为NiMn尖晶石氧化物，用于低温催化燃烧苯系有机物，表现出较高的催化活性。

中国专利CN107008254 B公开了一种由浸渍法制备的蜂窝状复合氧化物整体式催化剂，该催化剂优选Mg、Ti、Mn、Co、Cu、La、Ce、Zr中两种以上的可溶性盐溶液负载到改性凹凸棒土上经干燥焙烧而制得，其对低浓度有机废气，尤其对醇类、苯系物、羧酸酯类等具有良好的脱除效果。

复合金属氧化物催化剂虽然表现出较高的低温催化活性，但其高温热稳定性、以及在较宽泛反应条件下的适应性仍存在一定的局限性。

发明内容

本发明旨在提供一种Cu-Mn-O-SiO₂-Al₂O₃催化剂的制备方法和应用。该方法与常规浸渍法或沉淀法制备催化剂的思路不同，具体是充分利用共沉淀与溶胶-凝胶的优势，将活性组分较好的分散并固定于载体网络结构中，从而极大地提高了催化剂的活性组分利用率和结构稳定性。采用该方法制备的催化剂催化活性高，稳定性好，适用范围广；且能在较宽泛的条件下有效催化氧化苯，具有优良的热稳定性能。

本发明提供了一种Cu-Mn-O-SiO₂-Al₂O₃催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)取铜盐和锰盐溶解于乙醇-水混合溶剂中，在剧烈搅拌条件下加入沉淀剂溶液，调节体系pH值，得到含有沉淀物粒子的悬浊液；