[發明專利]一種過渡金屬氧化物催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210897268.4
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115106098A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 陳龍;曾敏;唐奕文;肖利容
• 申請（專利權）人: 廣東美的白色家電技術創新中心有限公司;美的集團股份有限公司
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J23/83;C01G51/00;C01G49/00;B01D53/86;B01D53/44;B08B3/08;A47J37/06
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 馬俊

本發明涉及一種過渡金屬氧化物催化劑及其制備方法和應用。根據本發明的過渡金屬氧化物催化劑，可以通過氧化還原法直接制備得到，由于制備方法簡單，反應時間短，因此得到的催化劑中各金屬元素可以均勻分布，比表面積高，催化活性高，對于VOCs和油脂等污染物，均能表現出優異的催化分解性能，同時表現出很好的穩定性，可用于室內空氣凈化和烤箱自清潔等場景。本發明還涉及上述催化劑的制備方法和應用。

技術領域

本發明屬于有機物催化分解技術領域，具體涉及一種過渡金屬氧化物催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

揮發性有機物(volatile Organic Compounds,簡稱VOCs)是大氣污染的重要組成部分，其種類繁多，包含醛類、酮類、烷烯烴類、苯類等多種復雜成分，極大地危害著人體健康。尤其是醛類中的甲醛和苯類中的甲苯，已經被世界衛生組織明確定義為“1類致癌物質”，對人體有致畸致癌的效果。因此，如何高效地清除各類VOCs污染物的技術具有重要意義。

相關技術中，常見的VOCs清除方法有兩類：物理法和化學法。其中，物理法包含吸附、吸收、冷凝和膜分離等，化學法包含直接燃燒、催化氧化、光催化和低溫等離子等。

催化氧化法是利用催化劑在相對較低的溫度下，將VOCs完全分解成二氧化碳和水，具有效率高、無二次污染、無毒無害等優點。催化氧化法主要使用兩類催化劑：Pt、Pd等貴金屬和過渡金屬氧化物。其中，貴金屬催化劑雖然性能較為優異，但是成本過高，難以大規模工業化應用；而過渡金屬氧化物催化劑具有制備方法簡單、成本低等優點，商業化應用可能性更高。目前，使用最為廣泛的過渡金屬氧化物催化劑為氧化錳體系，但是其催化能力有限。相關技術中，主要采用高溫煅燒法、直接沉淀法、等體積浸漬法等來制備過渡金屬氧化物催化劑，實現元素的摻雜，但是以上方法存在一些不足。例如，高溫煅燒法需要經過高溫處理，能耗高，得到的催化劑結晶度高，造成催化活性位點少；直接沉淀法由于不同金屬元素在反應過程中沉淀速度存在較大差異，極易造成元素摻雜不均勻，同時催化劑的比表面積很小；而等體積浸漬法受限于金屬鹽的溶解度，難于實現大范圍比例的元素摻雜；以上缺點對催化劑的性能均有一定的影響。尤其，對于三金屬氧化物催化劑的制備，想要同時獲得摻雜元素大范圍可調、具有高比表面積、元素摻雜均勻等特點非常困難。因此，需要開發一種容易制備的過渡金屬氧化物催化劑。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的上述技術問題之一。為此，本發明提供了一種過渡金屬氧化物催化劑，該過渡金屬氧化物催化劑具有摻雜元素大范圍可調、具有高比表面積、元素摻雜均勻的特點，通過簡單的氧化還原反應即可制備得到。

本發明還提供了一種過渡金屬氧化物催化劑的制備方法。

本發明還提供了過渡金屬氧化物催化劑在有機物催化降解中的應用。

本發明還提供了含有上述過渡金屬氧化物催化劑的家用電器。

本發明的第一方面提供了一種過渡金屬氧化物催化劑，所述過渡金屬氧化物催化劑包括鈷鈰錳三元金屬氧化物催化劑、鐵鈰錳三元金屬氧化物催化劑、鈷鐵錳三元金屬氧化物催化劑、鈷鈰鐵三元金屬氧化物催化劑或鈷鈰鐵錳四元金屬氧化物催化劑，所述鈷鈰錳三元金屬氧化物催化劑的化學式為Co_xCe_yMn_1-(x+y)O_z，其中0.05≤x≤0.6，0.05≤y≤0.6，1.0≤z≤2.0。

本發明關于過渡金屬氧化物催化劑中的一個技術方案，至少具有以下有益效果：

本發明的過渡金屬氧化物催化劑，可以通過氧化還原法直接制備得到，由于制備方法簡單，反應時間短，因此得到的催化劑中各金屬元素可以均勻分布，比表面積高，催化活性高，對于VOCs和油脂等污染物，均能表現出優異的催化分解性能，同時表現出很好的穩定性，可用于室內空氣凈化和烤箱自清潔等場景。