[發明專利]一種過渡金屬氧化物催化劑、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201811208641.0
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109316920A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 鄭艷梅;李群;黃加樂;李清彪;孫道華
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01D53/72
• 分類號: B01D53/72;B01D53/86;B01J23/34;B01J23/75
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳丹艷

本發明公開了一種過渡金屬氧化物催化劑、制備方法及其應用，該方法是通過將乙酸鈷和乙酸錳加入到1,3丙二醇溶液中，在室溫條件下超聲溶解，然后在160℃下攪拌3小時，后經離心、洗滌、干燥，并在300℃下焙燒得到鈷錳復合氧化物，所制備的鈷錳復合氧化物完全轉化苯的溫度為220℃。本發明提供的鈷錳復合氧化物催化劑對于苯的催化氧化效果優于常規的工業催化劑，且制備方法簡單，操作方便，苯催化氧化轉化完全的溫度低，具有明顯的工業應用前景。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種過渡金屬氧化物催化劑、制備方法及其應用。

背景技術

揮發性有機物(VOCs)主要來源于化石燃料的氧化和工業生產過程中的泄露，它們會污染大氣環境、破壞臭氧層和造成光化學污染。室內也會存在揮發性有機物，它們來源于建筑材料、家具、涂料等。長期處在揮發性有機物的環境中會嚴重危害人們的生命健康，它會帶來頭痛，呼吸過敏，皮膚病，甚至癌癥等。因此，開發高效的VOCs去除技術迫在眉睫。

常見的揮發性有機物去除方法主要有：活性吸附法、吸收去除法、生物處理法、光催化降解法和催化氧化法。其中催化氧化法以空氣中的氧氣為氧化劑，在催化劑和一定溫度條件下能夠將VOCs完全氧化，最終轉化為CO₂，H₂O等小分子無毒產物。催化氧化法具有操作溫度低、污染物消除徹底、無二次污染等優點。催化氧化法的核心在于催化劑的設計，常見的VOCs催化劑有兩種類型，一種是負載型貴金屬催化劑，另一種是過渡金屬氧化物催化劑。其中負載型貴金屬催化劑成本高，不利于工業化生產。而過渡金屬氧化物催化劑具有來源廣，成本低，制備方法簡單，效果好等優點，更具產業化應用的潛力。不過，單一的過渡金屬氧化物的催化氧化能力往往是有限的，通過將兩種過渡金屬氧化物進行復合往往能夠在一定幅度上提升其催化氧化VOCs的性能，降低完全消除VOCs的溫度，從而降低成本，更具競爭優勢。

過渡金屬氧化物因其相對低廉的價格以及優異的VOCs催化氧化的性能而被廣泛研究?，F有技術中采用氧化還原法制備出鈷錳復合氧化物、采用檸檬酸和溶膠凝膠法制備出鈰鈷復合氧化物以及采用金屬有機骨架為模板制備出鈰基復合氧化物。但是眾所周知，開發新的制備方法用以制備形貌新穎，催化性能優越的催化劑仍然需要不斷探索。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種過渡金屬氧化物催化劑、制備方法及其應用，解決了上述背景技術中的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供了一種過渡金屬氧化物催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)溶液A的制備：將乙酸鈷和/或乙酸錳溶解于1,3-丙二醇中，超聲25-35分鐘后得到溶液A；其中，所述乙酸鈷、乙酸錳與1,3-丙二醇的用量比為0～5g:0～5g:380～420mL，且乙酸鈷與乙酸錳的用量不同時為0；

(2)固體物質B的制備：將所述溶液A在140～180℃下攪拌2～4小時，得到固液混合物；將所述固液混合物離心收集，并且用無水乙醇洗滌3～5次，得到固體物質B；

(3)過渡金屬氧化物催化劑的制備：將所述固體物質B放入45～55℃烘箱干燥10～12小時，再以2～3℃每分鐘的升溫速率升溫至280～320℃，保留1個小時，得到含鈷和/或錳元素的過渡金屬氧化物，包括鈷錳復合氧化物、四氧化三鈷或四氧化三錳。

在本發明一較佳實施例中，所述乙酸鈷與1,3-丙二醇的用量比為4～5g:400mL。

在本發明一較佳實施例中，所述乙酸錳與1,3-丙二醇的用量比為4～5g:400mL。

在本發明一較佳實施例中，所述溶液A在160℃下攪拌3小時。

在本發明一較佳實施例中，將固體物質B放入50℃烘箱干燥12小時，再以2℃每分鐘的升溫速率升溫至300℃，保留1個小時。