[发明专利]应用于低浓度丙烷燃烧反应的钴锰复合氧化物的氧化还原方法及其产品和应用

说明书

本发明公布了一种应用于低浓度丙烷燃烧反应的钴锰氧化物的氧化还原方法及其产品和应用，该方法是通过高锰酸钾溶液和乙酸钴溶液在50~80℃下混合搅拌后继续加入0.6 mol/L的甲酸溶液，继续搅拌一段时间后经抽滤、洗涤、干燥、焙烧后获得钴锰氧化物。所获得的氧化物应用于丙烷催化燃烧反应中，起燃温度在110℃，表现出非常好的活性。本发明公布的氧化还原方法是通过向强氧化剂高锰酸钾溶液中分次加入具有不同强度的还原剂后，逐步将高锰酸钾还原实现氧化物的逐步形成，利于调控不同的晶面形成，有助于暴露所需的氧化物表面，实现对不同反应的催化作用。该方法具有思路新颖、可控调控、制备过程简单的优点，可适用于锰基复合氧化物的制备过程中。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体地涉及一种应用于低浓度丙烷燃烧反应的钴锰复合氧化物的氧化还原方法及其产品和应用。

背景技术

金属氧化物由于资源丰富、价格低廉在多种领域得以应用，其逐渐替代贵金属被广泛研究。以催化领域为例，过渡金属氧化物如钴（Co）、铜（Cu）、锰（Mn）、铁（Fe）、镍（Ni）等在汽车尾气治理、脱硫脱硝反应、空气污染物治理等方面发挥越来越重要的作用。相对于单一的金属氧化物，复合过渡金属氧化物的性能更加优异，是目前研究的重点。

在众多的复合金属氧化物中，因氧化锰具有多种晶体结构、且存在多种价态，在催化燃烧反应中性能突出，因此，锰基复合氧化物的制备和应用被广泛研究。氧化还原方法是一种制备氧化锰的简单方法，主要通过高锰酸钾和锰盐反应后获得。本发明主要向氧化锰中引入金属钴，获得钴改性的锰基氧化物。与相关文献中报道的不同，通过在氧化还原制备氧化锰的过程中引入钴源，再通过引入具有酸性的强还原剂，进一步还原高锰酸钾，促进高锰酸钾对钴的氧化沉淀，获得钴锰氧化物。本发明所报道的制备方法和思路在相关文献和专利中未发现相关报道。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种应用于低浓度丙烷燃烧反应的钴锰复合氧化物的氧化还原方法。

本发明的再一目的在于：提供上述方法制得的应用于低浓度丙烷燃烧反应的钴锰复合氧化物产品。

本发明的又一目的在于：提供上述应用于低浓度丙烷燃烧反应的钴锰复合氧化物产品的应用。

一种应用于低浓度丙烷燃烧反应的钴锰复合氧化物的氧化还原方法，依下述步骤：

第一步，将一定量高锰酸钾（KMnO₄）溶于去离子水中，室温下搅拌至溶解，配成摩尔浓度为0.2 mol/L高锰酸钾溶液；

第二步，将一定量乙酸钴（C₄H₈CoO₄·4H₂O）溶于去离子水中，室温下搅拌至溶解，配成摩尔浓度为0.2~0.6 mol/L乙酸钴溶液；

第三步，在设定温度为50~80 ℃搅拌下，将第二步所得的乙酸钴溶液逐滴加入第一步所得的高锰酸钾溶液中，在该设定温度继续搅拌1~2 h；

第四步，搅拌下，将摩尔浓度为0.6 mol/L甲酸溶液逐滴加入第三步所得混合溶液中，继续搅拌2 h；

第五步，真空抽滤、去离子水和无水乙醇分别洗涤数次，置于50℃鼓风干燥箱中干燥12 h；

第六步，研磨后置于马弗炉中焙烧。焙烧温度为300~400℃，保温4-6h。

其中，第一步中高锰酸钾与第二步中乙酸钴的摩尔比为1:3~1:1。

第一步中高锰酸钾与第四步中甲酸的摩尔比为1:1。

摩尔浓度为0.6 mol/L甲酸溶液的配制：量取少量质量分数为85%的甲酸溶液，用去离子水稀释后得到。

本发明提供一种应用于低浓度丙烷燃烧反应的钴锰复合氧化物，系根据上述任一所述方法制备得到的产品。