[發明專利]氧化還原-水解偶聯反應制備雙金屬氧化物用于VOCs低溫催化燃燒

有效

• 申請號: 201610844743.6
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN107999085B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 賈宏鵬;陳金;許珍
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J23/34
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波;呂少楠

1.VOCs低溫催化燃燒的Mn-X雙金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法采用氧化還原-水解偶聯反應，根據還原電位的差異（1）-（3）提出H₂O₂快速還原KMnO₄制MnO_x的化學反應（4），依據反應（5）金屬鹽離子Xⁿ⁺水解生成的H⁺可促進反應（4）的進行，從而使KMnO₄的還原和第二金屬陽離子的水解反應發生偶聯，生成Mn-X雙金屬氧化物：

（1）O₂ + 2H⁺ + 2e^- = H₂O₂, Eq = 0.695 V；

（2）MnO₄^－ + 4H⁺ + 3e^- = MnO₂ + 2H₂O, Eq = 1.697 V；

（3）MnO₂ + 4H⁺ + 2e^- = Mn²⁺ + 2H₂O, Eq = 1.507 V；

（4）2MnO₄^－+ 3H₂O₂ + 2H⁺= 2MnO₂ + 3O₂ + H₂O；

（5）Xⁿ⁺ + H₂O = X(OH)_n + nH⁺；

所述Xⁿ⁺選自Al³⁺、Co²⁺、Ni²⁺或Fe³⁺；

所述Mn-X雙金屬氧化物催化劑的比表面積在170-220 m²/g之間；

所述Mn-X雙金屬氧化物中的Mn和第二金屬X達到原子級的相互混合；

所述制備方法包括如下合成步驟：

（a）將KMnO₄和一定量的金屬強酸鹽溶解于一定體積的去離子水中，形成深紫色的水溶液1，其中KMnO₄的濃度為0.02 g/mL，所加金屬強酸鹽水解反應轉化出H⁺的濃度為0.125-0.375 mol/L，當調節Mn/X金屬比例時，根據H⁺的消耗需要補充適量的酸;

（b）將3倍理論當量分析純的H₂O₂稀釋成溶液2；所用的H₂O₂濃度為30%，并稀釋10-20倍；

（c）在室溫條件下，伴以快速攪拌將溶液2逐滴加入溶液1中形成大量沉淀；

（d）將沉淀靜置過夜老化，過濾并用去離子水洗滌3-5次；

（e）在110^oC條件下烘干過夜，在空氣中焙燒至400^oC并保持2 h，即可得到Mn-X雙金屬氧化物，過篩出40-60目的催化劑顆粒。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的金屬強酸鹽中的陰離子為Cl^-、NO₃^-或SO₄^2-。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所需的外加酸為HCl、HNO₃或H₂SO₄。