[发明专利]H2O2快速还原法制备Mn基金属氧化物催化剂及其在VOCs低温催化燃烧中的应用

摘要

本专利是关于一种新型的Mn基金属氧化物（MnO_x）催化剂的制备方法及其在挥发性有机物（VOCs）低温催化燃烧领域的应用。该方法的实施步骤包括了：将KMnO₄和无机液体酸溶解于一定体积的去离子水中形成溶液1；将一定量的H₂O₂用去离子水稀释形成溶液2；在室温条件下，将溶液2逐滴加入到溶液1中；将生成的沉淀老化过夜后进行过滤、洗涤、烘干和高温焙烧后即可以得到所需的MnO_x催化剂。该方法具有简单、快速的特点，可避免水热合成法和直接沉淀法所面临的合成温度高、时间长、废水废渣较多等问题；并且可合成出具有多级结构的MnO_x材料，其较大的比较面积有利于VOCs催化燃烧反应在其表面的进行。在甲苯和甲醛低温催化燃烧中，所合成的MnO_x取得了理想的催化效果。

主权项

1.H2O2快速还原法制备用于VOCs低温催化燃烧的Mn基金属氧化物催化剂的方法，特征在于其根据还原电位的差异(1)‑(3)提出H2O2快速还原KMnO4制MnOx的化学反应(4)：(1)O2+2H++2e＝H2O2,Eθ＝0.695V；(2)MnO4‑+4H++3e＝MnO2+2H2O,Eθ＝1.697V；(3)MnO2+4H++2e＝Mn2++2H2O,Eθ＝1.507V；(4)2MnO4‑+3H2O2+2H+＝2MnO2↓+3O2↑+4H2O；所述方法包括以下合成步骤：(1)将KMnO4和一定量的无机液体酸溶解于一定体积的去离子水中，形成深紫色的水溶液1；(2)将一定量分析纯含量30％的H2O2稀释成溶液2；(3)在室温并伴以快速搅拌的条件下，将溶液2逐滴加入溶液1中形成大量沉淀；(4)将沉淀静置过夜老化，过滤并用水洗涤3‑5次；(5)在110℃条件下烘干过夜，在空气中焙烧至400℃并保持2h，即得到MnOx催化剂粉末，根据催化反应的需要，过筛出40‑60目的催化剂颗粒；其中，所述H+源为无机液体酸，所用的无机液体酸包括了H2SO4、HCl、HNO3和H3PO4；所用的H2O2浓度为30％，并稀释10‑20倍；所述反应在室温下快速进行，无需经过水热反应以及外加沉淀剂；所合成的MnOx具有高的比表面积，其比表面积随H2O2添加量的不同而发生变化，其变化区间在30‑110m2/g；所合成的MnOx具有棒状和颗粒状的堆积复合结构。