[發明專利]一種錳基氣凝膠、其制備方法以及利用錳基氣凝膠凈化廢氣的方法

有效

• 申請號: 201710801184.5
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107597114B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 鄧毅強;馬亮宇;吳軍良
• 申請（專利權）人: 長興（廣州）電子材料有限公司
• 主分類號: B01J23/68
• 分類號: B01J23/68;B01J13/00;B01D53/90;B01D53/44
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉國偉;鮑曉芳

本發明提出了一種錳基氣凝膠、其制備方法以及利用錳基氣凝膠凈化廢氣的方法，所述錳基氣凝膠主要成分為MnO₂，密度：20?200mg/cm³，比表面積為100～1000m²/g。本發明制備得到了具有催化作用的錳基氣凝膠，并對其結構進行修飾，大大提高了其催化效果，采用本發明所述的錳基氣凝膠對揮發性有機物的轉化率明顯高于傳統的錳或銀錳催化劑，且反應后檢測到催化劑表面累積的中間產物少，催化劑使用壽命長。

技術領域

本發明屬于廢氣凈化技術領域，特別是涉及一種錳基氣凝膠、其制備方法以及利用錳基氣凝膠凈化有機廢氣的方法。

背景技術

含有揮發性有機物的廢氣稱之為有機廢氣，涂裝、包裝印刷、電子、皮革和醫藥等行業是重要的排放源。有機廢氣不僅直接影響人體健康，而且間接影響空氣質量(揮發性有機物是PM2.5和低空臭氧的重要前驅體)，需要采取必要的治理措施。

常見的有機廢氣凈化技術有冷凝法、焚燒法、吸附法、吸收法、催化法、生物法等，這些方法都得到了廣泛的應用。近些年來，由于有機廢氣排放標準的陸續頒布和實施，治理和監管要求越來越高，原先采用上述治理技術的設施相當程度存在排放超標的問題，需要進行深度凈化。例如在電子精密產品的涂布行業，排放8000mg/m³以上的高濃度有機廢氣，采用焚燒法中的蓄熱焚燒技術(RTO)后，排放濃度可低于200mg/m³。盡管凈化效率很高(97.5％)，但仍超過有關排放標準。由于排氣溫度較高(常高于100℃)，風量較大，污染物濃度較低，上述常見的治理方法都存在投資大，運行費用高等問題，達標排放難度大，亟需發展經濟合理的深度減排技術。在這種背景下，針對低濃度有機廢氣凈化的臭氧催化技術應運而生。該技術原理是利用催化劑分解臭氧，產生羥基和氧原子等高反應活性的氧物種，氧物種與揮發性有機物反應，并將其氧化。RTO排氣溫度在該技術的反應溫度窗口內，運行費用主要涉及臭氧的發生費用，是低濃度的有機廢氣凈化的優選技術之一。

在臭氧催化反應系統中，常用的催化劑有貴金屬(鉑、鈀、銀等)和過渡金屬氧化物(氧化錳、氧化銅、氧化鈰等)，應用形式主要為整體式，即以氧化鋁、氧化鈦、分子篩等多孔材料為載體，負載貴金屬和過渡金屬氧化物等活性組分，并提高其分散度和利用率，達到節約活性組分用量，同時保持較高反應活性的目的。研究結果表明，使用上述催化劑的臭氧催化凈化有機廢氣的能耗和效率離實際應用仍有一定的差距，因此仍然有必要尋找活性更好的催化劑。

氣凝膠是由膠體粒子相互聚合構成的多孔固體結構，孔隙中充滿氣態介質的一種高分散固體材料，具有比表面大、孔隙率高、材料高度分散的特點，在催化領域具有優異的應用價值。已有研究制備了氧化鈰、氧化鈦、氧化鋯等氣凝膠，將其直接作為催化劑或者作為載體負載其他活性組分，用于有機化學反應，與傳統的粉末狀、顆粒狀或者整體式催化劑相比，展現了更突出的反應性能。然而，迄今為止，尚未有將氣凝膠直接作為催化劑或者作為載體催化凈化有機廢氣的報道。

發明內容

面對上述技術問題，本發明旨在制備一種錳基氣凝膠，并將其作為載體，進一步引入高活性的納米銀活性組分，制備得到含銀的錳基氣凝膠，并將其用于臭氧催化氧化反應。

由此，本發明提出了一種錳基氣凝膠，其特征在于：

所述錳基氣凝膠主要成分為MnO₂，密度：20-200mg/cm³，比表面積為100-1000m²/g。

進一步地，所述錳基氣凝膠還包括負載在所述錳基氣凝膠表面的納米銀；其比表面積為100-700m²/g，銀負載量為1-15wt.％(即質量比)。

優選地，所述銀負載量為8-10wt.％。

進一步地，所述錳基氣凝膠為多孔的固體。

優選地，所述多孔的固體為蜂窩狀或顆粒狀的固體。