[发明专利]一种生物炭原位负载二氧化锰催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于金属氧化物催化剂的技术领域，具体涉及一种生物炭原位负载二氧化锰催化剂及其制备方法和应用，其制备方法包括如下步骤：1)将生物炭研磨之后加入到聚乙二醇溶液中，搅拌均匀形成悬浮液；2)在步骤1)所得悬浮液中加入高锰酸钾，在油浴加热条件下反应得到催化剂悬浮液；所述油浴加热条件为65～85℃加热2h或以上；3)停止加热之后，将催化剂悬浮液抽滤，将得到的沉淀物洗涤、烘干，即得到生物炭原位负载二氧化锰的催化剂；所形成的催化剂的氧化活性有所提高，能够实现低成本、低温度完全氧化VOCs，应用于典型VOCs污染物乙酸乙酯的有效去除，其在污染物的去除方面发挥着较好的应用价值。

技术领域

本发明属于金属氧化物催化剂的技术领域，具体涉及一种生物炭原位负载二氧化锰催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

VOCs(挥发性有机污染物)是指常温常压下易会发的有机物，其来源于化工、印染、汽车尾气等人类生产生活的方方面面。VOCs种类复杂，根据官能团可分为烷、醛、醇、酯和芳香化合物等，其中有多种为有害物质甚至为一级致癌物。不仅对人类生命健康有严重危害，还会衍生导致臭氧、光化学烟雾等次生灾害。

催化氧化技术是目前最有效去除VOCs的方法，该方式利用活性催化剂，降低VOCs与氧气反应活化能，促使其在较低温度下完全燃烧转化为二氧化碳和水，该方式绿色节能，具有广阔的工业应用前景。

在VOCs催化氧化领域，受限于贵金属催化剂的成本与稳定性，非贵金属氧化物催化剂是目前应用主流，因此，设计具备高活性、高稳定性的非金属金属氧化物催化剂，是当前VOCs氧化去除的瓶颈和潜能所在。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种生物炭原位负载二氧化锰催化剂及其制备方法和应用，所制备的催化剂的氧化活性有所提高，能够实现低成本、低温度完全氧化VOCs，能够应用于典型VOCs污染物乙酸乙酯的有效去除。

本发明的技术内容如下：

本发明提供了一种生物炭原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将生物炭研磨之后加入到聚乙二醇溶液中，搅拌均匀形成悬浮液；

2)在步骤1)所得悬浮液中加入高锰酸钾，在油浴加热条件下反应得到催化剂悬浮液；

所述油浴加热条件为65～85℃加热2h或以上；

3)停止加热之后，将催化剂悬浮液抽滤，将得到的沉淀物洗涤、烘干，即得到生物炭原位负载二氧化锰的催化剂；

步骤1)所述生物炭包括梧桐叶生物炭，其制备为：在氩气环境下于600～900℃煅烧3～6h得到；

所述生物炭与聚乙二醇溶液的固液比为(2～4):1mg/mL；

所述聚乙二醇溶液为浓度为5wt％的聚乙二醇去离子水溶液；

步骤2)所述悬浮液与高锰酸钾的质量比为1:(0.2～17.5)；

所述高锰酸钾的浓度为8～80g/L。

本发明还提供了上述制备方法制得的一种生物炭原位负载二氧化锰催化剂。

本发明还提供了一种生物炭原位负载二氧化锰催化剂在乙酸乙酯催化反应方面的应用，其应用方法为：将生物炭原位负载二氧化锰催化剂装填于石英管中，乙酸乙酯标准气体从钢瓶出发，进入催化剂固定床层中进行氧化反应；

所述催化剂的加入量为60～120mg；

所述乙酸乙酯的浓度为10～100ppm，流量为50～200sccm，气体空速为30000～120000mL·g^-1·h^-1；

所述氧化反应的反应温度为110～200℃；