[發明專利]一種常溫催化降解果蔬中催熟劑乙烯的催化劑及其制備與應用

有效

• 申請號: 202110558296.9
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113209962B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 肖凱軍;程瑤;銀玉容;龔勝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣東華凱明信科技有限公司
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J37/10;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 殷妹

本發明公開了一種常溫催化降解果蔬中催熟劑乙烯的催化劑及其制備與應用。所述方法為：將含鉍化合物溶解于硝酸中，將含鉍化合物硝酸溶液滴加到堿性MnO₂溶液中并混合均勻，于30～60℃下反應2～4h后，陳化，離心，洗滌至中性，干燥，得到Bi?Mn雙金屬氧化物催化劑。本發明制備方法簡單，可高效負載摻雜元素，所得催化劑實現常溫條件下對乙烯的高效催化降解。

技術領域

本發明屬于無機納米催化材料領域，具體涉及一種常溫催化降解果蔬中催熟劑乙烯的催化劑及其制備與應用。

背景技術

乙烯是一種內源植物激素，調控種子萌發、開花、果實成熟、衰老等生理過程，對果蔬既有積極影響，也有不利影響。作為一種積極的催熟劑，促進色素、香氣和風味在水果和蔬菜中的積累；相反，它還可以加速果蔬衰老，增加果蔬對腐爛的敏感性，縮短果蔬的貯藏壽命。在運輸和儲存過程中，乙烯對果蔬的有害影響導致了大量的浪費。因此，去除乙烯是保持易腐食品質量和延長其貨架期的重要策略。

為了對乙烯進行有效的去除，一些技術得到廣泛的應用。常用的乙烯控制技術包括物理吸附、化學氧化、生物合成抑制和催化降解等。物理吸附主要是借助于多孔物質的超大比表面積、豐富的孔道結構以及吸附劑與被吸附物質之間的作用力來實現對乙烯分子的吸附。它具有吸附量大、吸附速率快、無選擇性等優點，但是容易存在吸附飽和、脫附的現象。化學氧化主要是利用強氧化劑(KMnO₄、O₃、H₂O₂)與乙烯分子中的雙鍵(C＝C)發生氧化還原反應，使之氧化成C₂H₅OH、CO₂、H₂O等物質。化學反應速率快、效率高；但容易受到溫度、pH值、被吸附劑等各種因素的影響，效果大打折扣。生物合成抑制技術主要是利用微生物及其代謝產物或者是酶-基因工程技術對乙烯進行干預或調控，已達到抑制乙烯合成的目的。生物合成抑制技術具有可調控、精度高的優點，能夠從根本上解決問題，但是操作復雜、精度高、周期長且對操作人員的要求較高，不適合日常果蔬的保鮮。與上述方法相比，催化降解法由于催化活性高、重復利用性好、使用方便的特點，表現出極大的應用前景。在催化反應過程中，催化劑本身沒有改變，但降低了化學反應所需要的活化能，從而使得乙烯完全轉化為無害的H₂O和CO₂，減少環境的二次污染。目前，對于乙烯的催化降解材料主要集中在以金屬氧化物為基材，以其他金屬或其他金屬氧化物進行復合或摻雜方面。盡管貴金屬摻雜金屬氧化物對乙烯的催化降解效果較好，但由于貴金屬成本高，在實際應用的過程中適用性低且容易造成損失。非貴金屬摻雜金屬氧化物的催化活性相對較低，但其成本低、環保、不易失活，展現出了明顯的優勢。

錳氧化物作為一種典型的過渡金屬氧化物(TMOs)，因其來源廣泛、性能穩定和成本低廉，在環境凈化、清潔能源生產等方面具有廣泛的應用。MnO₂作為錳氧化物之一，具有優異的分子吸附性、氧化還原性和離子交換性，已被廣泛應用于催化降解NO、CO、HCHO和甲苯等揮發性有機物(VOCs)領域。盡管MnO₂在揮發性有機物催化領域的應用廣泛，但是也表現出了非貴金屬催化劑適用范圍窄、催化活性較低和選擇性差等常見缺點。若單獨使用，難以滿足現實需要。因此，往往其他材料與MnO₂進行摻雜或復合，使其不僅具有MnO₂和摻雜材料各自的特異性能，而且具有協同效應，綜合催化性能更加優越。