[发明专利]一种钌原子级负载的氧化锰催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钌原子级负载的氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将混合溶液进行水热反应后，过滤、洗涤、干燥，获得固体产物；所述混合溶液包括锰盐、氧化剂、孔道填充剂和溶剂水；

2)在室温条件下，将所述固体产物和钌盐在溶剂水中进行阳离子交换反应，过滤、洗涤、干燥、焙烧、冷却，获得催化剂，所述氧化锰催化剂中钌原子以原子链有序排列且负载在氧化锰表面；

步骤1)中，所述锰盐与所述氧化剂的摩尔比为0.5～2：1；所述锰盐与所述孔道填充剂的摩尔比为1：2～5；

步骤2)中，所述固体产物以MnO₂计的摩尔量与所述钌盐的摩尔量的比值为1：1～50；所述干燥的温度为50～80℃；所述焙烧的温度为150～250℃。

2.如权利要求1所述的钌原子级负载的氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

1a)所述锰盐选自硫酸锰、乙酸锰、硝酸锰和氯化锰中的至少一种；

1b)所述氧化剂为过硫酸盐；

1c)所述孔道填充剂选自钾盐、钠盐和铵盐中的至少一种；

1f)所述混合溶液中，所述氧化剂的浓度为0.1-2.0mol/l。

3.如权利要求1所述的钌原子级负载的氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，所述锰盐与所述氧化剂的摩尔比为0.5-1.5：1。

4.如权利要求1所述的钌原子级负载的氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，所述锰盐与所述孔道填充剂的摩尔比为1：2.5～3.5。

5.如权利要求2所述的钌原子级负载的氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：

1b1)特征1b)中，所述过硫酸盐选自过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种；

1c1)特征1c)中，所述钾盐选自硫酸钾、乙酸钾、硝酸钾和氯化钾中的至少一种；

1c2)特征1c)中，所述钠盐选自硫酸钠、乙酸钠、硝酸钠和氯化钠中的至少一种；

1c3)特征1c)中，所述铵盐选自硫酸铵、乙酸铵、硝酸铵和氯化铵中的至少一种；

1f1)特征1f)中，所述氧化剂的浓度为0.2-1.0mol/l。

6.如权利要求1所述的钌原子级负载的氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

1h)所述水热反应的反应温度为100-180℃；

1i)所述水热反应的反应时间为0.5-24h；

1j)所述水热反应在水热釜中进行；

1k)所述水热反应后，进行过滤处理，过滤方式为抽滤；

1l)所述洗涤为用去离子水和/或乙醇进行一次或多次洗涤；

1m)所述干燥的温度为60-100℃；

1n)所述干燥的时间为1-24h。

7.如权利要求1所述的钌原子级负载的氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，所述固体产物以MnO₂计的摩尔量与所述钌盐的摩尔量的比值为1：3～30。

8.如权利要求1所述的钌原子级负载的氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

2b)以所述固体产物、所述钌盐和所述溶剂水总量计，所述钌盐的浓度为1-15mol/L；

2c)所述钌盐选自乙酸钌、硝酸钌和氯化钌中的一种或多种；

2d)反应时间为1-24h；

2e)所述反应在搅拌条件下进行；

2f)所述过滤方式为抽滤；

2g)所述过滤后要进行洗涤，所述洗涤采用水进行一次或多次洗涤；

2i)所述干燥的时间为2-24h；

2k)所述焙烧的时间为1-5h；

2l)所述焙烧的气氛为空气气氛；

2m)所述冷却为自然冷却至室温；

2n)所述固体产物和部分溶剂水以超声分散的方式混合得到第一溶液；所述钌盐和剩余溶剂水混合得到第二溶液；所述第一溶液和所述第二溶液混合进行反应。