一种负载二氧化锰催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开一种负载二氧化锰催化剂的制备方法。依次包括如下步骤：将膨润土加入到八烷基三甲基溴化铵溶液中，在恒温搅拌、老化、离心分离，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；将(3‑氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和水合氯化镍按1：1：1(摩尔比)的量加入到乙醇中形成溶液，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌、沉淀分离，形成含镍有机配合物柱撑膨润土；含产物置于马弗炉中，高温焙烧，去除部分元素，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。该材料中的二氧化锰均匀分布于三维孔道的孔壁上，对反应物有较好的吸附和催化效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种负载二氧化锰催化剂的制备方法，属于催化材料制备领域。
技术介绍
有机废气处理是指在工业生产过程中产生的有机废气进行吸附、过滤、净化的处理工作。通常有机废气处理有甲醛有机废气处理、苯甲苯二甲苯等苯系物有机废气处理等等。有机废气一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有机溶剂、处理难度大的特点。在有机废气处理时普遍采用的是有机废气活性炭吸附处理法、催化燃烧法、催化氧化法、酸碱中和法、等离子法等多种原理。催化氧化是一种比较经济有效的方法。但需要有经济适合普遍适用的催化剂。二氧化锰作为一种新型的环保催化剂在一氧化碳氧化、过氧化氢分解以及苯酚的湿法氧化等反应中得到应用。在一些挥发性有机物的催化氧化反应中的实验结果表明，该材料具有良好的疏水性能，对有机物具有较强的亲和力，因此即使在水蒸气存在下，二氧化锰材料也能够选择吸附并氧化这些挥发性有机物。膨润土是以蒙脱石(Montmorillonite)为主要矿物的粘土岩。蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成，属于2：1型的三层粘土矿物。晶层间距离为0.96～2.14nm，这些纳米片层团聚在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒。膨润土有很强的阳离子交换能力，在一定的物理-化学条件下，Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Cu2+等可相互交换。该材料便宜廉价，在中国的储量排世界第一，是一种比较好的载体材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有技术载体价格高、活性低等不足，提供一种膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂的制备方法。本专利技术采用的技术方案是依次包括如下步骤：1)按照每克膨润土对应0.5～0.8mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20-50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％～1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60～70℃恒温水浴中搅拌5～6h，老化12～24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；2)将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1：1：1(摩尔比)的量各2～4mol加入到20～40mL乙醇中形成溶液，在20～35℃下反应6～8h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌2～4h、沉淀分离，反应生成的含锰有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含锰有机配合物柱撑膨润土；3)将含锰有机配合物柱撑膨润土置于马弗炉中，400～550℃焙烧4～5h，然后停止加热冷却至室温，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。本专利技术的优点是：(1)将锰离子和有机物形成配合物，再利用有机膨润土对有机物的吸附效应，将锰元素均匀分布于膨润土层间。(2)将含硅有机物和锰原子配合，插入膨润土层间，再经过高温煅烧，去除碳、氮等元素，形成多孔材料。(3)利用膨润土层状结构，在膨润土层间插入硅元素，经过煅烧之后，硅元素形成氧化硅和负载的二氧化锰一起形成柱撑，使整个结构为三维立体孔道结构。具体实施方式以下进一步提供本专利技术的3个实施例：实施例1按照每克膨润土对应0.8mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在70℃恒温水浴中搅拌6h，老化24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1：1：1(摩尔比)的量各4mol加入到40mL乙醇中形成溶液，在35℃下反应8h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌4h、沉淀分离，反应生成的含锰有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含锰有机配合物柱撑膨润土；将含锰有机配合物柱撑膨润土置于马弗炉中，550℃焙烧5h，然后停止加热冷却至室温，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量100mg合成得到的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂放置管中，调节空气的流速为25mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h-1。在30℃条件下，该催化剂降解浓度为250ppm的甲醛气体，降解率为77％。实施例2按照每克膨润土对应0.5mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60℃恒温水浴中搅拌5h，老化12h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1：1：1(摩尔比)的量各2mol加入到20mL乙醇中形成溶液，在20℃下反应6h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌2h、沉淀分离，反应生成的含锰有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含锰有机配合物柱撑膨润土；将含锰有机配合物柱撑膨润土置于马弗炉中，400℃焙烧4h，然后停止加热冷却至室温，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量100mg合成得到的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂放置管中，调节空气的流速为25mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h-1。在30℃条件下，该催化剂降解浓度为250ppm的甲醛气体，降解率为82％。实施例3按照每克膨润土对应0.6mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在70℃恒温水浴中搅拌6h，老化24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1：1：1(摩尔比)的量各3mol加入到40mL乙醇中形成溶液，在35℃下反应8h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌4h、沉淀分离，反应生成的含锰有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含锰有机配合物柱撑膨润土；将含锰有机配合物柱撑膨润土置于马弗炉中，550℃焙烧5h，然后停止加热冷却至室温，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量100mg合成得到的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂放置管中，调节空气的流速为25mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h-1。在30℃条件下，该催化剂降解浓度为250ppm的甲醛气体，降解率为89％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤：1)按照每克膨润土对应0.5～0.8mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20‑50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％～1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60～70℃恒温水浴中搅拌5～6h，老化12～24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；2)将(3‑氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1：1：1(摩尔比)的量各2～4mol加入到20～40mL乙醇中形成溶液，在20～35℃下反应6～8h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌2～4h、沉淀分离，反应生成的含锰有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含锰有机配合物柱撑膨润土；3)将含锰有机配合物柱撑膨润土置于马弗炉中，400～550℃焙烧4～5h，然后停止加热冷却至室温，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤：1)按照每克膨润土对应0.5～0.8mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20-50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1％～1％的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60～70℃恒温水浴中搅拌5～6h，老化12～24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；2)将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1：1：1(摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄代琴，马建锋，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32