[發(fā)明專利]一種層狀鈷錳雙金屬氧化物的制備方法及其產(chǎn)品

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810186442.8
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108380221A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鈺;李曉輝;黃益群;郭利民
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);深圳環(huán)境能源研究院有限公司
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J35/02;B01J35/10;B01J37/03;B01J37/12;B01J37/16;C01G45/02;C01G51/04;F23G7/07
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

本發(fā)明屬于鈷錳氧化物制備的技術(shù)領(lǐng)域，并公開了一種層狀鈷錳雙金屬氧化物的制備方法及其產(chǎn)品。該制備方法包括下列步驟：(a)將含有二價鈷的水溶性鈷鹽和含有二價錳的水溶性錳鹽混合均勻形成前驅(qū)體水溶液，然后將前驅(qū)體水溶液加入堿性的高錳酸鉀或高猛酸鈉的水溶液中混合攪拌反應(yīng)生成沉淀物；(b)將沉淀物濾出后進(jìn)行水熱反應(yīng)，對反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行抽濾洗滌，去除殘留溶劑并干燥后獲得所需的層狀鈷錳雙金屬氧化物。通過本發(fā)明，獲得的層狀鈷錳雙金屬氧化物具形貌均一，鈷和錳元素高度均勻沉淀，比表面積大，具有極佳的甲苯催化燃燒活性，且涉及的制備方法簡單，對設(shè)備要求簡單，原料價格低廉，制備能耗低，重復(fù)性好，適合推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈷錳氧化物制備的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種層狀鈷錳雙金屬氧化物的制備方法及其產(chǎn)品。

背景技術(shù)

目前常用的氣體凈化技術(shù)包括催化氧化技術(shù)、光催化技術(shù)、吸附凈化技術(shù)等，然而上述技術(shù)由于存在各種缺陷并不能達(dá)到理想的效果。例如，苯系物僅在幾種貴金屬催化劑上得以實現(xiàn)低溫催化燃燒，且貴金屬的用量較大，因而成本較高。光催化技術(shù)是一種在常溫常壓下使用的高級氧化技術(shù)，通常以TiO2納米粉體或薄膜作為光催化劑，以紫外燈為光源，對污染物進(jìn)行光催化氧化脫除。但由于空氣中苯系物污染物的濃度一般低于1.25mg/m3，對如此低濃度的污染物，光催化脫除效果不佳。吸附凈化技術(shù)是利用活性炭、分子篩、活性氧化鋁等大比表面的多孔吸附材料對污染物進(jìn)行吸附處理。但其受吸附容量和空氣中水分子等競爭吸附的影響，會很快失效，并且存在二次污染，再生困難的問題。

鈷錳復(fù)合氧化物是一種具有廣泛用途的新型材料，由于其含有兩種不同的金屬離子以及具有特殊的尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)，因此在磁學(xué)、電子學(xué)、催化、能量轉(zhuǎn)化和儲存等方面都有著極大的應(yīng)用前景。鈷錳復(fù)合雙金屬氧化物催化劑在催化氧化技術(shù)中也具有十分巨大的應(yīng)用潛力，例如Aguilera等人發(fā)現(xiàn)鈷錳氧化物可以完全催化燃燒甲苯(AppliedCatalysis B:Environmental 104(1-2):144-150.)。然而，該報道中的鈷錳催化劑活性差，需要300度以上才可以實現(xiàn)甲苯的完全催化燃燒，所需溫度較高，因而能耗過高，不利于實際應(yīng)用。

在現(xiàn)有技術(shù)中，制備鈷錳復(fù)合氧化物的方法主要局限于高溫固相法和溶膠凝膠法，這些方法都需要較高的溫度和較長的反應(yīng)時間，同時粒子的形貌和結(jié)構(gòu)不容易得到控制，例如陳乾旺在CN102437324中將鈷氰酸根配合物納米粒子在空氣中煅燒預(yù)定時間，煅燒溫度為400℃，煅燒后獲得鈷錳復(fù)合氧化物納米粒子；張登松在CN103752322中將固定鈷、錳原子比的鈷鹽、錳鹽的混合鹽水溶液中，依次加入適量乙醇及適量濃度的碳酸氫銨水溶液后經(jīng)洗滌、干燥、焙燒制得具有特定微納復(fù)合結(jié)構(gòu)立方狀的尖晶石相鈷錳氧化物催化劑；徐秀峰在CN103877989A中用弱堿沉淀法合成鈷錳二元金屬氫氧化物，在350℃～550℃溫度下焙燒制備鈷錳二元金屬氧化物。綜上，采用上述方法制備得到的鈷錳復(fù)合材料沒有均一的形貌和尺寸，且由于鈷與錳的溶度積不同，鈷錳的沉淀順序不同，難以同時沉淀，不利于形成高度均勻的鈷錳氧化物，不利于復(fù)合材料催化活性的提升。因此，開發(fā)一種形貌規(guī)整、尺寸均一，高度均勻的鈷錳復(fù)合雙金屬氧化物的制備方法具有重要的理論價值和應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種層狀鈷錳雙金屬氧化物的制備方法及其產(chǎn)品，通過水熱氧化還原沉淀法，其目的在于使得鈷錳同時沉淀，由此解決鈷錳氧化物形貌不規(guī)整、尺寸不均一，高度不均勻及催化活性低的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種層狀鈷錳雙金屬氧化物的制備方法，其特征在于，該制備方法包括下列步驟：

(a)將含有二價鈷的水溶性鈷鹽和含有二價錳的水溶性錳鹽混合并溶于水中，形成前驅(qū)體水溶液，然后將該前驅(qū)體水溶液加入含有高錳酸根的溶液中反應(yīng)，反應(yīng)過程中，二價鈷、二價錳和高錳酸根發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使得鈷和錳同時沉淀生成沉淀物；