[发明专利]一种用于VOCs净化的类蜂窝状锰基莫来石催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于VOCs净化的类蜂窝状锰基莫来石催化剂的制备方法。所述方法包括：将一定比例锰盐、稀土盐、自聚合单体直接以固态形式混合转入坩埚中，在马弗炉中以一定温度煅烧后可获得高活性VOCs催化氧化的锰基莫来石催化剂。所述的工艺简单，一步即可获得最终产物，制备的莫来石催化剂在工业VOCs烟气净化领域具有较好的应用前景和经济效益。

技术领域

本发明涉及工业烟气净化领域，具体为一种用于VOCs净化的类蜂窝状锰基莫来石催化剂的制备方法。

背景技术

挥发性有机化合物(VOC)常见于垃圾焚烧、电炉炼钢、铁矿石烧结、金属冶炼、燃煤和焦化等行业尾气中，是城市雾霾、光化学烟雾、大气毒性等复合型大气污染现象的主要推手之一，给人们的生活、健康带来了严重影响。催化氧化技术由于可以在低温将VOC快速转化为二氧化碳和水等无害物质而广受关注。催化氧化技术的核心是催化剂，常用催化剂主要为贵金属和过渡金属氧化物。贵金属尽管具有催化活性高的优点，但其价格昂贵、易高温烧结、易中毒等的缺点，限制了它的进一步的应用。相较于贵金属催化剂，过渡金属氧化物因来源广、成本低、多价态、结构可调性强等优势而成为催化领域研究的热点催化剂。然而，常见过渡金属氧化物存在水热稳定性差、催化氧化复杂多组分VOCs时存在活性不足等缺陷，因此研究具高水热稳定性的高活性过渡金属氧化物催化剂具有良好的应用前景。

锰基莫来石作为过渡金属氧化物中的一员，由于其在NO氧化和碳烟脱除方面表现出的高水热稳定性而受到广泛关注[CN104624184A，CN103801288A]。现有技术中，也有采用莫来石作为VOC氧化的催化剂，如王卫超等报道了通过水热法制备的SmMn2O5莫来石催化剂来催化转化甲苯或苯等VOC[CN110433794A]，但放大后的水热反应釜在高温高压下存在爆炸风险，且通过该方法制备的锰基莫来石催化剂的矿化效率也并不明朗。此外，也有通过共沉淀(Mixed-phaseoxidecatalystbasedonMn-mullite(Sm,Gd)Mn2O5forNOoxidationindieselexhaust.Science,2012,337:832-835.)和溶胶凝胶[CN104624184A，CN103801288A]等方法制备锰基莫来石催化剂，但这些制备方法操作复杂、能耗高，并不适合大规模工业化的锰基莫来石催化剂生产，针对这些问题，提供了一种用于VOCs净化的类蜂窝状锰基莫来石催化剂的制备方法。

发明内容

本发明的目的就是克服背景技术的不足，采用简便的方法经过一步煅烧法制备出一种低温高活性类蜂窝状锰基莫来石催化剂，并且提供此催化剂在VOCs催化氧化中的应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于VOCs净化的类蜂窝状锰基莫来石催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将固态自聚合单体试剂、固态锰盐和固态稀土钐盐直接混合，无需添加水等液体溶剂；

步骤二：将所述步骤一中固态混合物放入坩埚并置于马弗炉中；

步骤三：直接以空气为气氛，以一定的升温速度升至合适温度进行反应，并维持温度一段时间，煅烧结束后获得钐锰莫来石VOCs净化材料。

优选的，所述步骤一中的固态自聚合单体试剂为柠檬酸、马来酸、乙二胺四乙酸中的一种或多种组合。

优选的，所述步骤一中的锰盐为醋酸锰、硫酸锰、氯化锰等固体金属盐。

优选的，所述步骤一中的稀土钐盐为固态醋酸钐、硫酸钐、氯化钐和硝酸钐。

优选的，所述步骤三中的煅烧升温速率为1～10℃/min。

优选的，所述步骤三中的煅烧维持的恒温温度为650～900℃。

优选的，煅烧恒温阶段的维持时间为1～3h。

优选的，固态络合试剂和总金属盐的摩尔比为0.5:1～5:1。