[发明专利]一种丙烷低温催化燃烧的催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开的一种丙烷低温催化燃烧的催化剂及其制备方法与应用，所述催化剂为氧空位浓度为0.7‑1.5的α‑MnOsubgt;2/subgt;(100)晶面，其制备方法为以硝酸锰、高锰酸钾为原料，水热反应得到氧空位浓度为0.7‑1.5的α‑MnOsubgt;2/subgt;(100)晶面，所述催化剂用于丙烷催化燃烧完全氧化为二氧化碳，实现丙烷低温催化燃烧氧化为二氧化碳，燃烧温度低，稳定性高。

技术领域

本发明涉及尾气治理领域，具体涉及一种丙烷低温催化燃烧的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

21世纪以来，快速的城市化和工业化发展导致挥发性有机化合物(VOCs)排放量大幅度增长。挥发性有机化合物(VOCs)通常是指在大气压力(101.325 kPa)下沸点低于250℃的有机化合物。挥发性有机化合物(VOCs)绝大多数由烷烃、烯烃、炔烃、芳烃等组成。在被归类为VOCs的化合物中，线性短链烷烃是最难消除的一类，其主要是通过汽车尾气排放产生。汽车有害排放的控制是世界各国面临的最紧迫的问题之一。据报道，在冷启动过程中，尽管使用了三元催化器(TWCs)，仍有相当数量(50-80%)的CO和烃类(HCs)被释放到空气中。

线状短链烷烃中的代表性烷烃是丙烷。由于其分子结构的稳定性，其去除难度较大，且丙烷分子不易被吸收，造成大量丙烷排放到空气中，对大气造成污染。

现有技术中，利用贵金属催化剂催化氧化丙烷，75%是钯、铂等贵金属催化剂，如公开号为CN109395734A的中国专利公开了一种用于丙烷低温催化燃烧高活性钴基催化剂的制备方法及其产品和应用，它们虽然活性好，但存在燃烧温度高导致烧结率高、易挥发、易中毒、价格昂贵等缺点，因此，强烈建议开发具有良好的低温催化燃烧活性的催化剂来去除丙烷。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种丙烷低温催化燃烧的催化剂及其制备方法与应用，实现丙烷低温催化燃烧氧化为二氧化碳，燃烧温度低，稳定性高。

本发明的技术方案是，提供一种丙烷低温催化燃烧的催化剂，其特征在于，所述催化剂为氧空位浓度为0.7-1.5的α-MnO₂(100)晶面。

还提供一种丙烷低温催化燃烧的催化剂的制备方法，包括以下步骤：以硝酸锰、高锰酸钾为原料，水热反应得到氧空位浓度为0.7-1.5的α-MnO₂(100)晶面，即为所述催化剂。

优选地，所述水热反应的反应温度为70-180℃，优选地，所述水热反应的反应温度为70℃，此时，α-MnO₂(100)晶面的氧空位浓度最高。

优选地，所述硝酸锰与高锰酸钾的质量比为1:1。

优选地，还包括将所述水热反应产物离心、水洗、醇洗，烘干以除杂。

优选地，所述烘干温度为105℃。

进一步地，提供一种丙烷低温燃烧的催化剂用于丙烷催化燃烧完全氧化为二氧化碳的应用，所述丙烷催化燃烧温度为260-340℃，优选地，所述丙烷催化燃烧温度为260℃。