[發明專利]鈰鎢錳鈦復合金屬氧化物微納米材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010458085.3
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN111495356B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 蘇貴金;李倩倩;李傳奇;鄭明輝;宋茂勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J37/03;B01J35/02;B82Y30/00;B82Y40/00;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種鈰鎢錳鈦復合金屬氧化物微納米材料及其制備方法與應用，該微納米材料主要是由粒徑為2?40nm的納米粒子組成的微米球構成，微米球粒徑為0.2?4μm；其物相是由鈰、鎢、錳、鈦四種金屬元素的復合氧化物組成，形成均勻復合的球狀微納米金屬氧化物；其中，鈰∶鎢∶錳∶鈦的投料摩爾比為(0.005?0.06)∶(0.004?0.06)∶(0.01?0.12)∶1，優選為0.027∶0.02∶0.054∶1。本發明還公開了制備該微納米材料的方法。本發明的鈰鎢錳鈦復合金屬氧化物微納米材料可以高效處置揮發性有機污染物。

技術領域

本發明涉及復合金屬氧化物材料技術領域，尤其涉及一種鈰鎢錳鈦復合金屬氧化物微納米材料及其制備方法與應用。

背景技術

揮發性有機化合物(VOCs)是在一個標準大氣壓下，熔點低于室溫而沸點低于50～260℃的有機化合物的總稱。光化學活性較強的VOCs可以在對流層中與氮氧化物發生反應，形成光化學煙霧污染。VOCs還是臭氧和二次有機氣溶膠的重要前驅體，與霧霾等空氣污染問題有關。另外，一部分VOCs對人體健康也有影響，甚至有致癌風險。因此，對VOCs的控制削減具有重要意義。

目前針對VOCs的降解技術主要有：光降解法、微生物降解法和低溫等離子體降解法等。然而，這些技術存在許多不足，如成本較高，去除率較低，反應周期較長等。目前，催化降解因其催化活性高、催化劑制備簡單及成本較低等特點，其在VOCs的削減應用中引起了廣泛的關注，尤其是金屬氧化物對其的催化降解。

研究發現，在過渡金屬氧化物中，氧化錳(MnOx)和氧化鈰(CeOy)是VOCs催化氧化中的常用催化劑(He C.，Xu B.T.et al.，Fuel Processing Technology，2015，130：179-187)。MnOx在去除氣態污染物方面不僅表現出與貴金屬催化劑相當的活性，而且還是一種廉價且易于獲得的催化劑(Kim S.C.and Shim W.G.，Applied Catalysis B：Environmental，2010，98(3)：180-185)。然而，就穩定性和對某種VOC的催化活性而言，MnOx仍未達到令人滿意的催化性能，因此引入其他金屬元素形成復合金屬氧化物來提高其催化性能是較為有效的方法。根據文獻，含鈰的過渡金屬氧化物由于其高的儲氧能力，豐富的氧空位和強的氧化還原特性而對VOCs具有較好的催化氧化活性。Boningari等人報道摻雜鎢可使活性晶格氧的含量提高(Boningari T.，Rajesh K.，et al.，Applied Catalysis B：Environmental，2012，127：255-264)。此外，TiO₂本身是一種穩定，無毒且低成本的材料，因此，它通常用作催化劑材料的重要載體。復合金屬氧化物微納米材料作為新型、高效的處置材料，其研究和開發為推進VOCs的控制削減提供了新的思路和方向。多種活性金屬的相互作用能夠有效提高材料的比表面積和活性氧物種含量，在污染物治理方面有著很大優越性。目前較為常見的是二元及三元復合金屬氧化物，鈰鎢錳鈦四元復合金屬氧化物在VOCs處置中的應用尚未見報道。多元復合催化劑的制備方法能夠控制其形貌，并調控各組分之間的相互作用，進而影響催化活性。雖然針對多元復合催化劑的制備方法較多，但主要集中于多種金屬氧化物的無序復合。基于各金屬氧化物的反應活性特征，如何調控金屬氧化物的復合順序，使各組分之間充分發揮協同作用，進而最大限度地提高催化劑的活性是目前面臨的關鍵難題。因此，制備具有一定形貌結構和復合順序的鈰鎢錳鈦四元復合催化劑對VOCs進行處置具有重要意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種鈰鎢錳鈦復合金屬氧化物微納米材料及其制備方法與應用，以期至少部分地解決上述提及的技術問題中的至少之一。