用于空气中苯系物催化消除的MnOx催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于空气中苯系物催化消除的MnOx催化剂及其制备方法；该MnOx催化剂的活性组分为MnO2和Mn2O3的混合氧化物，所述MnO2和Mn2O3的混合氧化物具有介孔结构；该MnOx催化剂的制备方法包括一次浸渍、一次焙烧、二次浸渍、二次焙烧、模板剂去除、水洗烘干等步骤。本发明专利技术的催化剂以非贵金属锰形成的具有介孔结构的混合氧化物为活性组分，大幅度降低了催化剂成本，并且本发明专利技术的MnOx催化剂在高的反应空速(66,000mL·h-1·g-1)、低的反应温度(<503K)下表现出良好的苯系物催化燃烧活性，具有良好的低温苯系物催化燃烧活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种苯系物催化燃烧催化剂，具体涉及一种用于空气中苯系物催化消除的MnOx催化剂及其制备方法。
技术介绍
挥发性有机物(Volatile Organic Compounds一VOCs)废气是造成空气污染的主要物质之一，即使是在较低的浓度下，对环境和人类都能造成严重的危害，这些VOCs中苯系物(如，苯、甲苯、二甲苯等)的危害更为突出。苯系物主要来源于工业废气，是钢铁制造、半导体元器件生产、石油化工、制药、印刷、制鞋、喷漆等行业排放的最常见的污染物。由于苯系物具有易挥发的特点，室内装饰材料多用甲苯、二甲苯代替纯苯作为各种胶、油漆、涂料等材料的溶剂或稀释剂，因此，室内装修也是重要的苯系污染物来源。国际卫生组织已经把苯确定为强烈致癌物质，苯系物对人体有致突变、致畸和致癌的“三致”危害，已引起了世界各国的高度重视。世界许多国家制定了苯系物的大气质量标准，如欧盟从2000年12月I日开始执行大气中苯的年均浓度限值为5 Pg/m3，到2006年I月I日起为I Pg/m3。世界卫生组织(WHO)规定大气中甲苯日平均接触浓度限值为8.21 Pg/m3。苯系物还与大气光化学烟雾、气溶胶的形成有着密切联系，生成毒性更大的光化学烟雾。对于苯系物的处理方法通常可 分为两大类:一类是非破坏性技术即回收法；一类是破坏性技术，即通过化学或生物的技术使苯系物转化为二氧化碳、水以及氯化氢等无毒或毒性小的无机物，此类方法包括直接燃烧、催化燃烧、生物降解、等离子体氧化、光催化氧化法等常见技术。其中，催化燃烧可以在远低于直接燃烧温度条件下处理低浓度的苯系物气体，具有净化效率高、无二次污染、能耗低的特点，是处理苯系物应用最有效的处理方法之一。国内外研究者对催化燃烧催化剂进行了大量相关研究，且大气中苯系物的净化处理技术已成为环境催化领域的一个研究热点，而相关研究的核心问题仍是催化材料的设计和开发的问题。目前，所用的苯系物催化燃烧催化剂主要有贵金属催化剂，包括含Pt、Pd、Ru和Au等，由于活性高、选择性好、使用寿命长，并且还具有良好的抗毒性能等优点，引起了研究者的极大兴趣。贵金属催化剂虽然具有很多优点，但由于其价格昂贵而限制了贵金属催化剂在苯系物消除中的应用。因此，近年来价格低廉的过渡金属氧化物催化剂引起了人们的广泛兴趣。对于过渡金属氧化物催化剂的研究发现，混合氧化物催化剂表现出优越的催化活性和稳定性，甚至可以达到贵金属催化剂的催化效果，而价格上又存在很大的优势，并且容易得到，因此具有广阔的应用前景。常规的金属氧化物存在比表面积小、孔隙不发达、孔径分布无规律等缺陷，这大大限制了其催化性能的发挥。近些年来，介孔材料的研究获得了巨大的发展，已由硅基材料发展为非硅基材料，其中介孔金属氧化物材料由于组分及价态的可调变性以及晶体网络结构等一些特殊性质，使其在光、电、磁、催化等领域的研究成为热点。介孔氧化物具有大的比表面积和发达的孔结构，这为催化剂具有高的催化活性提供了物质基础，通过CO催化氧化的研究结果证实介孔氧化物材料具有高的催化活性，但将介孔氧化物材料用于苯系物的催化消除的研究还未见报道。因此，开展介孔氧化物尤其是介孔混合氧化物的合成与苯系物催化消除性能的研究，不仅对介孔混合氧化物的合成和应用具有重要的应用价值和科学意义，对苯系物的催化消除和大气环境保护也具有重要的意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种用于空气中苯系物催化消除的MnOjJt化剂及其制备方法，该催化剂成本低廉且具有良好的低温苯系物催化燃烧活性。本专利技术公开了一种用于空气中苯系物催化消除的MnOx催化剂，该MnOx催化剂的活性组分为MnO2和Mn2O3的混合氧化物，所述MnO2和Mn2O3的混合氧化物具有介孔结构。本专利技术还公开了上述用于空气中苯系物催化消除的MnOx催化剂的制备方法，包括以下步骤:· O一次浸溃:将模板剂浸溃于锰盐的溶液中，再蒸干溶剂并干燥处理，制得干料； 2)一次焙烧:在马弗炉中焙烧步骤I)制得的干料； 3)二次浸溃:将一次焙烧后的产品再次浸溃于锰盐的溶液中，再蒸干溶剂并干燥处理，制得干料； 4)二次焙烧:在马弗炉中再次焙烧步骤3)制得的干料； 5)模板剂去除:用去模板剂洗涤二次焙烧后的产品，去除产品中的模板剂； 6)水洗烘干:水洗去除模板剂后的产品至中性，然后烘干，制得所述MnOx催化剂。进一步，所述步骤I)和步骤3)中，模板剂为介孔KIT-6模板剂，锰盐为硝酸锰，锰盐的溶剂为无水乙醇。进一步，所述步骤I)中，模板剂的用量与硝酸锰的总重量的比为1:1。进一步，所述步骤2)和步骤4)中，焙烧的具体参数为:干料于室温马弗炉中以5K/min的升温速率升温至573 773 K，然后在573 773 K下恒温焙烧2 4 h。进一步，所述步骤5)中，去模板剂为浓度2mol/L的NaOH溶液。本专利技术的有益效果在于: O以非贵金属锰形成的具有介孔结构的混合氧化物为活性组分，大幅度降低了催化剂成本； 2)本专利技术的MnOx催化剂具有发达的介孔结构，为反应物分子的吸附和活化提供了优越的条件，也为反应物和产物分子在催化剂内的扩散和迁移提供了优越的条件，因此，本专利技术的MnOx催化剂在高的反应空速(66, 000 mL.h-1.g—1)、低的反应温度 503 K)下表现出良好的苯系物催化燃烧活性，具有良好的低温苯系物催化消除性能； 3)本专利技术将锰盐通过硬模板法制得介孔MnO2和Mn2O3混合氧化物催化剂，该方法工艺简单，条件温和易控，重复性好。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中: 图1为实施例1的MnOx催化剂和比较例I的MnOx催化剂的XRD谱 图2为实施例1的MnOx催化剂的TEM图；图3为比较例I的MnOx催化剂的TEM图。具体实施例方式以下将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例1 本实施例的MnOx催化剂的活性组分为MnO2和Mn2O3的混合氧化物，所述MnO2和Mn2O3的混合氧化物具有介孔结构。本实施例的MnOx催化剂的制备方法，包括以下步骤: O一次浸溃:将模板剂浸溃于硝酸锰的无水乙醇溶液中(模板剂的用量与硝酸锰的总重量比为1:1)，不断搅拌条件下于313 K蒸干无水乙醇溶剂，得原料，所得原料于373 K下恒温干燥24 h，制得干料；所述模板剂为介孔KIT-6模板剂，其合成方法参考如下文献:F.Kleitz, S.H.Choi, R.Ryo0.Cubic Ia >d large mesoporous silica: synthesis andreplication to pl atinum nanowires, carbon nanorods and carbon nanotubes [J].Chem.Commun., 17 (2003) 2136 - 2137.； 2)一次焙烧:步骤I)制得的干料于室温马弗炉中以5 K/min的升温速率升温至673K，然后在673 K下恒温焙烧2 h ； 3)二次浸溃:将一次焙烧后的产品再次浸溃于硝酸锰的无水乙醇溶液中(硝酸盐的用量与一次浸溃相同)，不断搅拌条件下于313 K蒸干无水乙醇溶剂，得原料，所得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空气中苯系物催化消除的MnOx催化剂，其特征在于：该MnOx催化剂的活性组分为MnO2和Mn2O3的混合氧化物，所述MnO2和Mn2O3的混合氧化物具有介孔结构。

【技术特征摘要】
1.一种用于空气中苯系物催化消除的MnOx催化剂，其特征在于:该MnOx催化剂的活性组分为MnO2和Mn2O3的混合氧化物，所述MnO2和Mn2O3的混合氧化物具有介孔结构。2.权利要求1所述的用于空气中苯系物催化消除的MnOx催化剂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: O 一次浸溃:将模板剂浸溃于锰盐的溶液中，再蒸干溶剂并干燥处理，制得干料； 2)一次焙烧:在马弗炉中焙烧步骤I)制得的干料； 3)二次浸溃:将一次焙烧后的产品再次浸溃于锰盐的溶液中，再蒸干溶剂并干燥处理，制得干料； 4)二次焙烧:在马弗炉中再次焙烧步骤3)制得的干料； 5)模板剂去除:用去模板剂洗涤二次焙烧后的产品，去除产品中的模板剂； 6)水洗烘干:水洗去除模板剂后的产品至中性，然后烘干，制得所述MnOx催化剂。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周桂林，兰海，王慧，谢红梅，刘慧冉，周适，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：