[發(fā)明專利]以有序介孔碳為硬模板制備多孔LaMnO3

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010368299.1
• 申請(qǐng)日: 2020-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN111389393A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張高科;康凱麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/34
• 分類號(hào): B01J23/34;B01D53/72;B01D53/86;B01J35/10
• 代理公司: 武漢大楚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42257
• 代理人: 徐楊松

本發(fā)明提供了一種以有序介孔碳為硬模板制備多孔LaMnO₃催化劑及其制備方法，屬于熱催化材料技術(shù)領(lǐng)域。所述制備方法包括如下步驟：以La(NO₃)₃·6H₂O和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％的Mn(NO₃)₂溶液為原料，加入不同質(zhì)量比的有序介孔碳，通過浸漬的方式得到混合物，再進(jìn)行煅燒得到多孔LaMnO₃催化劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于制備過程簡(jiǎn)單易行，催化劑在較低溫度下對(duì)甲苯具有良好的催化氧化效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱催化劑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以有序介孔碳為硬模板制備多孔LaMnO₃催化劑的方法及得到的催化劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，揮發(fā)性有機(jī)化合物已成為不容忽視的有害環(huán)境污染物。大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)化合物對(duì)人體健康有害，并且一部分揮發(fā)性有機(jī)化合物具有毒性，致突變性和致癌性。另外，揮發(fā)性有機(jī)化合物還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境影響，例如光化學(xué)煙霧和對(duì)臭氧層的破壞作用。控制VOC排放的最有效方法之一是催化燃燒技術(shù)。目前，催化劑主要包括貴金屬催化劑，金屬氧化物和復(fù)合氧化物。貴金屬催化劑的催化活性很高，但是其高成本限制了其廣泛的應(yīng)用。鈣鈦礦型氧化物具有高度的催化氧化性能，其獨(dú)特的晶格結(jié)構(gòu)使催化劑具有良好的熱穩(wěn)定性。因此，鈣鈦礦型氧化物(ABO₃)成為VOCs催化燃燒的最有前景的催化材料。在ABO₃催化劑中，LaMnO₃是迄今為止研究最廣泛的催化劑之一，并且對(duì)于甲苯的完全氧化顯示出良好的催化性能。通過常規(guī)方法制備的LaMnO₃催化劑具有無孔結(jié)構(gòu)和相對(duì)較小的比表面積。因此，增加材料的比表面積成為進(jìn)一步提高其催化性能的關(guān)鍵之一。

目前，關(guān)于通過硬模板法制備LaMnO₃的研究很多。大多數(shù)硬模板是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和以SBA-15為代表的硅基介孔分子篩。它們都具有一定的有序結(jié)構(gòu)，但是它們的比表面積不是很理想。活性炭可以提供較大的比表面積，但不具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。有序介孔碳(OMC)是一種新型材料，具有有序介孔結(jié)構(gòu)和理想的比表面積。迄今為止，還沒有有關(guān)使用有序介孔碳作為硬模板制備催化劑的相關(guān)研究。本發(fā)明首次以有序介孔為硬模板制備了多孔LaMnO₃催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種以有序介孔為硬模板制備了多孔LaMnO₃催化劑的制備方法及得到的催化劑及其應(yīng)用。該方法制備的催化劑具有良好的熱催化活性，制備過程簡(jiǎn)單。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種多孔LaMnO₃催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1)將La(NO₃)₃·6H₂O和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45-55％的Mn(NO₃)₂溶液溶解在去離子水中，在室溫下攪拌以獲得透明溶液，其中，所用的La(NO₃)₃·6H₂O和所用的Mn(NO₃)₂的摩爾量相等；

2)向步驟1)得到的所述透明溶液中加入有序介孔碳中得到混合物，將所述混合物在室溫下進(jìn)行老化，過濾后在100-120℃的烘箱中干燥，得到反應(yīng)物；

3)將步驟2)得到的所述反應(yīng)物在空氣氣氛中進(jìn)行煅燒，煅燒的溫度為580-620℃，煅燒時(shí)間為3-5小時(shí)，結(jié)束后冷卻至室溫，得到多孔LaMnO₃催化劑；

其中，步驟2)所用的所述有序介孔碳與步驟3)得到的所述多孔LaMnO₃催化劑的重量比為0～30wt％(不含端值0)。