[发明专利]一种用于挥发性有机物治理的锰基催化剂及制备和应用

摘要

本发明公开了一种用于挥发性有机物治理的锰基催化剂及制备和应用，由氧化锰和其它过渡金属氧化物组成，其中，氧化锰的质量分数小于60%，其他过渡金属氧化物大于40%；其他过渡金属氧化物为纯的M_xO_y，M=Co、Ce、Cr或包括Co₃O₄和M_xO_y，M=Ce、Cr，其中1≤x≤3，1≤y≤4。本发明还公开了锰基催化剂的制备方法为草酸盐胶态共沉淀法。公开的锰基催化剂在挥发性有机物治理中，对苯的催化燃烧反应表现出活性高、寿命长及抗烧结能力强等特点。最优催化剂可在常压、空速为30000 mL/(g·h)的反应条件下，在低于230℃时实现VOCs中结构稳定的代表性模型底物苯的完全燃烧，与贵金属催化剂的性能相媲美。

主权项

1. 一种用于挥发性有机物治理的锰基催化剂的制备方法，其特征在于，所述锰基催化剂由氧化锰和其它过渡金属氧化物组成，其他过渡金属氧化物为纯的M_xO_y，M=Co、Ce、Cr或包括Co₃O₄和M_xO_y，M=Ce、Cr，其中1≤x≤3，1≤y≤4；氧化锰的质量分数为10‑55%，其他过渡金属氧化物的质量分数为45‑90%；Mn/M的摩尔比为1/7~1/1；其它过渡金属氧化物为Co₃O₄和M_xO_y， M_xO_y为CeO₂或Cr₂O₃，其中Co/M摩尔比为1/2‑1/1；锰基催化剂的草酸盐胶态共沉淀法包括以下步骤：（1）混合锰盐和纯的钴盐、纯的铬盐或纯的铈盐，或混合锰盐、钴盐和铈盐或铬盐于无水乙醇中，形成均匀透明的溶液，Mn/M（M为Co、Cr、Ce）的摩尔比为1/7‑1/1；Co/M的摩尔比为1/2‑1/1；（2）得到均匀的金属盐溶液；（3）混合二水合草酸于无水乙醇中，形成均匀透明溶液；（4）得到均匀的草酸溶液；（5）混合均匀的金属溶液和均匀的草酸溶液，得到金属草酸混合液；（6）从金属草酸混合液中得到锰基固溶体溶液；（7）从锰基固溶体溶液中得到干燥粉末；（8）置于马弗炉中焙烧干燥粉末，焙烧温度为300‑700℃，升温速率为2℃/min；（9）收集得到的锰基催化剂；锰盐的摩尔浓度为0.017~0.12 mol/L，钴盐的摩尔浓度为0.1~0.2 mol/L，铬盐、铈盐的摩尔浓度为0.1~0.2 mol/L，草酸溶液的摩尔浓度为0.5~0.8 mol/L；步骤(2)中均匀的金属溶液是通过将步骤(1)中的混合液在室温下搅拌1‑2h后得到；步骤(4)中均匀的草酸溶液是通过将步骤(3)中的混合液在室温下搅拌1‑2h后得到；步骤(5)是通过将草酸溶液缓慢滴入金属盐中实现；步骤(6)中锰基固溶体溶液是通过将草酸混合液中在室温下搅拌4‑6 h后得到；步骤(7)中干燥粉末是通过对得到的锰基固溶体溶液进行抽滤后置于60‑80 ℃烘箱中干燥12 h，然后研磨得到；所述锰盐为质量分数为50%的硝酸锰水溶液、六水合氯化锰，所述的钴盐为六水合硝酸钴、六水合氯化钴、四水合乙酸钴，所述的铬盐为九水合硝酸铬，所述的铈盐为六水合硝酸铈。