[發明專利]微量鎳調控氧化錳催化劑的制備方法及其產品和應用

有效

• 申請號: 202010146048.9
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111185191B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 崔大祥;袁靜;蔡婷;趙昆峰;金彩虹
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;F23G7/07
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發明公布了一種微量鎳調控氧化錳催化劑的制備方法及其產品和應用，微量鎳調控氧化錳催化劑是通過向氧化錳中引入微量的鎳，借助表面活性劑P123導向作用，采用共沉淀和水熱共同作用得到的，包括在60℃水浴條件下，將含有鎳和錳、P123和草酸的溶液一并引入到水熱釜，攪拌一定時間后置于120℃烘箱中得到，其中，鎳和錳的摩爾比為1:50?1:500，（Ni+Mn）:P123質量比為10:1。所得的產品通過促進微量鎳在氧化錳晶格中的生長和取代，提高了氧化錳結構穩定性，有效促進氧化錳催化丙烷活性。

技術領域

本發明屬于催化環保技術領域，具體涉及一種微量鎳調控氧化錳催化劑的制備方法及其產品和應用。

背景技術

眾所周知，現代工業的發展進一步加劇了空氣污染，帶來了嚴重的環境問題。作為與人們生活息息相關的大氣環境遭受到了比較嚴重的威脅，嚴重危害了人們的人體健康。三種主要的大氣污染物（CO、NOx、HC）中，尤以碳氫化合物最難去除，主要是由于其C-H鍵能較高，性質穩定。碳氫化合物物可致癌，若與氮氧化物作用，還會發生光化學煙霧，產生危害更大的二次污染，因此圍繞碳氫化合物的深度治理也成為人們普遍關心的問題。

在眾多碳氫化合物中，丙烷（C₃H₈）因其穩定結構和較高含量常被作為模型底物被廣泛研究。目前被重點關注的治理技術是催化深度氧化技術，它具有溫度低、能量需求小且能徹底凈化丙烷，是一種綠色治理技術。當然，現階段比較普適性的催化材料仍以貴金屬為主，貴金屬具有活性高、過程易控制的優點。但值得一提的是，貴金屬昂貴的經濟成本和日益稀缺的資源限制了它的廣泛應用。綜合資源、性能和成本等考慮，過渡金屬氧化物成為目前最有潛力的一種替代材料。眾所周知，結構-性能的構效關聯揭示出，金屬氧化物的性能主要與其缺陷帶來的化學非計量性有關。氧化錳作為一種擁有多種價態的氧化物，在這方面表現出巨大的優勢。實際上，氧化錳在眾多揮發性有機物的凈化中表現出較好的性能。

盡管如此，與貴金屬相比，氧化錳的性能仍然差強人意，主要歸因于其較多的晶體結構，在不同溫度處理后會發生晶相結構的變化，導致活性發生變化，表現出較差的穩定性。氧化鎳在晶格中存在較多電子缺陷，電子很容易從金屬陽離子去除形成活性物種如O^-等促使氧吸附更容易產生。將微量鎳摻雜在氧化錳中，可促進氧化錳的催化丙烷活性和穩定性的提高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明目的在于提供一種微量鎳調控氧化錳催化劑的制備方法。

本發明的再一目的在于：提供一種上述方法制備的微量鎳調控氧化錳催化劑產品。

本發明的又一目的在于：提供一種上述產品的應用。

本發明目的通過下述方案實現：一種微量鎳調控氧化錳催化劑的制備方法，其特征在于通過向氧化錳中引入微量的鎳，借助表面活性劑P123導向作用，采用共沉淀和水熱共同作用得到，包括以下步驟：

（1）按照Ni:Mn摩爾比為1:50-1:500計算并稱取六水硝酸鎳（Ni(NO₃)₃·6H₂O）和質量分數為50%的硝酸錳水溶液溶解于去離子水中，其中總金屬摩爾數為1.0 mol/L，室溫下攪拌溶解得到溶液；

（2）按照（Ni+Mn）: P123質量比為10:1計算并稱取P123，并在室溫下溶解于無水甲醇中得到溶液，其中，P123為聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物，P123在無水甲醇中的濃度為0.05-0.06 g/mL；

（3）按照（Ni+Mn）:二水合草酸摩爾比為1:1.1計算并稱取二水合草酸，溶解于沸水中得到溶液，其中，草酸的濃度為1.8-2.2 mol/L；

（4）將（1）、（2）、（3）步驟中所得溶液在60℃水浴條件下一起轉移至水熱釜中，攪拌0.5-1 h后，將水熱釜置于120℃，水熱12 h；