碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法及其应用，制备方法包括：S1，CNTs加入聚乙二醇1000水溶液中，充分搅拌得到悬浮液；S2，悬浮液中加入KMnO

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法及其应用
本专利技术涉及过渡金属氧化物催化剂
，特别涉及一种碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂其制备方法以及应用。
技术介绍
随着我国工业的快速发展，挥发性有机污染物(VOCs)的大量排放给环境造成了严重污染，人体健康也受到严重危害。其中，化工行业广泛使用的苯系化合物就具有较高的毒性，继续大量使用苯系化合物不符合绿色化工的发展理念。近年来，乙酸乙酯已成为苯系物的替代工业用品，其作为有机原料和工业溶剂被广泛用在各行各业。虽然乙酸乙酯毒性更低，但其大量使用同样会危害环境和人体健康。因此，研究高效氧化去除乙酸乙酯的技术是控制VOCs排放的有效策略。负载型贵金属和过渡金属氧化物催化剂是两种最主要的催化氧化VOCs的催化剂。催化剂的催化活性直接决定了VOCs氧化去除的效率。贵金属催化剂的低温催化活性高，但贵金属储量少，价格昂贵，易中毒和烧结。因此，廉价的过渡金属氧化物在VOCs催化氧化领域受到了广泛的关注。然而，目前的负载型过渡金属氧化物催化剂的VOCs氧化活性仍不够高，比如Xie等(AppliedSurfaceScience.2015,326,119-123)制备的CoACA催化剂在210℃下可氧化去除90％以上的乙酸乙酯。要改善过渡金属氧化物催化剂的应用前景，就要进一步提高其低温催化氧化VOCs的活性。纳米碳材料的疏水性好、比表面积大、孔隙率高、表面化学性质丰富，是优秀的催化剂载体。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，旨在提供一种将碳材料与过渡金属氧化物相结合、增强载体与活性组分的相互作用以及提高过渡金属氧化物催化剂活性的碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法。为实现上述目的，本专利技术提出的碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，制备方法包括：S1，CNTs加入聚乙二醇1000水溶液中，充分搅拌得到悬浮液；S2，向悬浮液中加入KMnO4，并加入去离子水，超声溶解，得到混合液；S3，油浴加热混合液，同时磁力搅拌；S4，静置冷却，过滤混合液得到残留固体；S5，残留固体洗净后置于鼓风干燥箱中进行干燥，得到碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂。在一实施例中，CNTs与KMnO4的质量比为(0.1～6):1。在一实施例中，S1步骤中，600mgCNTs加入10mL的5wt.％的聚乙二醇1000水溶液中，并充分搅拌1h。在一实施例中，KMnO4浓度为1.25～62.5g/L。在一实施例中，S3步骤中油浴温度为65～85℃。在一实施例中，S3步骤中磁力搅拌的时间为2h。本专利技术还提出一种的碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂，基于上述所述的碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法制备所得。本专利技术还提出碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂在乙酸乙酯催化反应中的应用，碳纳米管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催化氧化反应。在一实施例中，乙酸乙酯浓度为10～100ppm，乙酸乙酯流量为50～200sccm，乙酸乙酯气体空速为30000～180000mL·g-1·h-1。在一实施例中，反应温度为110～180℃。本专利技术技术方案通过提出一种碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，其制备方法包括S1，CNTs加入聚乙二醇1000水溶液中，充分搅拌得到悬浮液；S2，向悬浮液中加入KMnO4，并加入去离子水，超声溶解，得到混合液；S3，油浴加热混合液，同时磁力搅拌；S4，静置冷却，过滤混合液得到残留固体；S5，残留固体洗净后置于鼓风干燥箱中进行干燥，得到碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂。本专利技术提供了一种操作简单且适用性广的碳材料原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，通过CNTs与高锰酸钾发生氧化还原反应，可以实现二氧化锰在CNTs上高效、可控的原位负载。CNTs的载体性质可为二氧化锰提供丰富的附着位点，增强二氧化锰与载体的相互作用，提高催化剂氧化乙酸乙酯的活性。附图说明图1为4MnO2-CNTs的TEM图和HRTEM图；图2为160℃下反应时间与4MnO2-CNTs催化剂氧化乙酸乙酯活性的关系图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提出一种碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，该制备方法通过CNTs与高锰酸钾发生氧化还原反应，实现二氧化锰在CNTs上的原位负载。下面结合具体实施例对本专利技术的内容作进一步的阐述。实施例1S1，600mgCNTs加入10ml5wt.％的聚乙二醇1000水溶液中，充分搅拌1h，使分散均匀；S2，加入0.1198gKMnO4，并加入70mL去离子水，超声溶解，得到混合液；S3，油浴加热混合液，油浴温度为80℃，同时磁力搅拌2h；S4，静置冷却，过滤混合液得到残留固体；S5，采用去离子水和无水乙醇将残留固体洗净后置于鼓风干燥箱中进行干燥，得到1MnO2-CNTs催化剂；S6，90mg1MnO2-CNTs催化剂在160℃下催化转化乙酸乙酯(100ppm，150sccm)。实施例2S1，600mgCNTs加入10ml5wt.％的聚乙二醇1000水溶液中，充分搅拌1h，使分散均匀；S2，加入0.6802gKMnO4，并加入70mL去离子水，超声溶解，得到混合液；S3，油浴加热混合液，油浴温度为80℃，同时磁力搅拌2h；S4，静置冷却，过滤混合液得到残留固体；S5，采用去离子水和无水乙醇将残留固体洗净后置于鼓风干燥箱中进行干燥，得到4MnO2-CNTs催化剂；S6，90mg4MnO2-CNTs催化剂在160℃下催化转化乙酸乙酯(100ppm，150sccm)。实施例3S1，600mgCNTs加入10ml5wt.％的聚乙二醇1000水溶液中，充分搅拌1h，使分散均匀；S2，加入3.0851gKMnO4，并加入70mL去离子水，超声溶解，得到混合液；S3，油浴加热混合液，油浴温度为80℃，同时磁力搅拌2h；S4，静置冷却，过滤混合液得到残留固体；S5，采用去离子水和无水乙醇将残留固体洗净后置于鼓风干燥箱中进行干燥，得到8MnO2-CNTs催化剂；S6，90mg8MnO2-CNTs催化剂在160℃下催化转化乙酸乙酯(100ppm，150sccm)。实施例4S1，600mgCNTs加入10ml5wt.％的聚乙二醇1000水溶液中，充分搅拌1h，使分散均匀；S2，加入5gKMnO4，并加入70mL去离子水，超声溶解，得到混合液；...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，其制备方法包括：/nS1，CNTs加入聚乙二醇1000水溶液中，充分搅拌得到悬浮液；/nS2，向悬浮液中加入KMnO

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，其制备方法包括：
S1，CNTs加入聚乙二醇1000水溶液中，充分搅拌得到悬浮液；
S2，向悬浮液中加入KMnO4，并加入去离子水，超声溶解，得到混合液；
S3，油浴加热混合液，同时磁力搅拌；
S4，静置冷却，过滤混合液得到残留固体；
S5，残留固体洗净后置于鼓风干燥箱中进行干燥，得到碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂。


2.如权利要求1所述的碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，CNTs与KMnO4的质量比为(0.1～6):1。


3.如权利要求1所述的碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，S1步骤中，600mgCNTs加入10mL的5wt.％的聚乙二醇1000水溶液中，并充分搅拌1h。


4.如权利要求1所述的碳纳米管原位负载二氧化锰催化剂的制备方法，其特征在于，KMnO4浓度为1.25～62.5g/L。


5.如权利要求1所述的碳纳米管原位负载二氧化锰催...

【专利技术属性】
技术研发人员：余皓，曾永健，杨希贤，林永生，彭峰，李万保，丁业全，丁景添，何梓鹏，
申请(专利权)人：佛山市诺蓝环保科技有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44