[发明专利]铈锰钛催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温催化氧化消除含氯可挥发性有机化合物的铈锰钛催化剂及其制备方法，属于大气污染气体净化处理领域。 

背景技术

含氯可挥发性有机化合物（Chlorinated Volatile Organic Compounds, CVOCs）是指在常温下易挥发，沸点在50℃～260℃之间的含氯有机物，由于其毒性高、难分解以及容易使催化剂中毒等特点而成为环境污染治理中难处理的一类持久性有机污染物。如果CVOCs不经处理而直接排放到大气中，不仅会污染自然环境，还会危害人类健康，因为它具有致癌、致畸、致突变等效应。因此，大气中CVOCs的控制和治理是环境保护领域的一个突出问题。 

CVOCs大部分都含有稳定的芳环结构，并且芳环上含有取代氢的氯原子，它在室内气体中浓度低且难以检测，工业上常用的直接焚烧法、生物降解法等技术难以有效消除低浓度的CVOCs，还可能产生有毒中间体及副产物。催化燃烧技术由于能耗低、操作过程容易控制以及选择性好等优点，被认为是目前最有效的一种CVOCs消除控制技术。 

目前，V₂O₅-WO₃/TiO₂等钒基催化剂已经被广泛的用于催化分解CVOCs等有害物质，它在400℃以下时就具有良好的活性，并且具有良好的抗水热稳定性和抗硫中毒性。但是，V₂O₅是一种有毒物质，在催化剂的使用过程中，它会分散到周围环境中，从而对人体健康和生物环境产生危害。 

近年来国内外大量报导了取代钒的过渡金属氧化物催化剂用于低温消除CVOCs的研究。李灿研究小组以MnO₂为主要活性物，采用不同的载体，制备了一系列不同的MnO₂/MOx（MOx代表载体）催化剂，发现以TiO₂为载体时催化活性最好。在不同比例的MnO₂/ TiO₂催化剂中，Mn的负载量为1.9wt%时催化剂的氯苯催化分解活性最好，其活性能够稳定维持82小时不变。 

近年来，稀土元素及其化合物越来越广泛地用于改善催化剂的活性，尤其是Ce元素，Ce⁴⁺转变为Ce³⁺的特性使得引入Ce的催化剂具有更好的氧化还原性能，此外，CeO₂具有良好的氧迁移性能、储放氧性能和热稳定性，因此，CeO₂也被用于催化氧化氯苯等化合物。CeO₂和过渡金属氧化物结合将有助于提高催化剂的氧化还原性能。 

因此有必要提供一种高活性且无毒的含有稀土氧化物的过渡金属氧化物的催化剂。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术而提供一种制备过程简单、无毒的且具有高活性的铈锰钛催化剂及其制备方法，并将该催化剂用于低温消除含氯可挥发性有机化合物。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：铈锰钛催化剂，其特征在于包括由下述反应得到的产物： 

1）取铈源、锰源和钛源，混合并溶解于水中，其中元素铈、锰、钛质量比为1～2：1～2：6～8，得到混合溶液；

2）将质量分数为25%-28%的氨水溶液逐滴加入到步骤1）所得混合溶液中，滴加过程保持匀速搅拌，并且进行加热，持续搅拌10-12小时，混合溶液将变成黄褐色，当pH值达到9～11，则结束滴加氨水，得到混合液体；

3）取步骤2）所得混合液体，用循环水真空泵进行抽滤，将抽滤所得的样品于常压下干燥，得到黄褐色块状固体，将其置于马弗炉中，进行焙烧，将焙烧后的固体研磨并筛分至50～80目，即得到铈锰钛催化剂。

按上述方案，步骤2）加热过程维持溶液温度在90℃～100℃。 

按上述方案，步骤3）干燥条件为100℃～120℃下干燥12～14小时，所述的焙烧条件为马弗炉中以5～10℃/min升温至恒温300～800℃焙烧5小时。 

本发明的铈锰钛催化剂的制备方法，包括有以下步骤： 

1）取铈源、锰源和钛源，混合并溶解于水中，其中元素铈、锰、钛质量比为1～2：1～2：6～8，得到混合溶液；

2）将质量分数为25%-28%的氨水溶液逐滴加入到步骤1）所得混合溶液中，滴加过程保持匀速搅拌，并且进行加热，持续搅拌10-12小时，混合溶液将变成黄褐色，当pH值达到9～11，则结束滴加氨水，得到混合液体；