[发明专利]一种锰基氧化物催化剂

说明书

本发明提供一种锰基氧化物催化剂，其特征在于，所述催化剂为莫来石型氧化物，通式为RMn₂O₅，其中R为Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Bi等元素。该催化剂可以在较低的温度下有效的将一氧化氮催化氧化为二氧化氮，有较好的抗老化性能和耐久性，可以有效的去除汽车尾气中的氮氧化物，该方法合成过程所需的原料少，步骤简单，操作方便。本发明采用水热合成法，该方法有效的降低了莫来石的制备温度，大大节约了能源，并且制备周期短，设备要求低，易于推广。

技术领域

本发明涉及一种锰基氧化物催化剂。

背景技术

随着工业发展，氮氧污染物的污染问题日益突出，目前处理净化氮氧污染物的有效技术 之一就是氨选择性催化还原技术(SCR)。该技术利用氨气、尿素等为还原剂，在氧气浓度高 与NO_x浓度的条件下，催化剂剂选择性地优先将NO_x还原为N₂，其中NO氧化形成NO₂是SCR反应过程的决定步骤。设计并制备NO氧化催化剂是整个SCR的关键。

现在商用的催化剂主要是贵金属(Pt、Pd等)[Journal of Catalysis.2000，196，293-301]系 列及钒钛钨氧化物(VO_x/WO_x/TiO₂)[Catalysis Letters.1996，41，35-39]，但是贵金属催化剂储量 少，价格昂贵，不利于推广。钒钛钨体系中钒元素对有机生命体呼吸道毒害很大，美国环保 局已经明确要求未来催化剂中去除矾元素。2012年Weichao Wanget al.[Science.2012，337， 832-835]发现锰基莫来石(Sm，Gd)Mn₂O₅对NO具有良好的催化活性，但是其共沉淀的制备 过程复杂，合成过程中涉及到的原料多，处理温度较高，未来产业化能耗较大。2013年华中 科技大学单斌团队采用溶胶凝胶法制备了不同组成的莫来石[CN 104624184 A，CN 103801288 A]，虽然对莫来石的制备过程进行了简化，但是500-800℃高温处理5-10h仍然是一个高耗能 的过程，不利于能源的节约，并且制备周期较长。分子筛催化剂由于其独特地性能也表现出 优异的催化性能，但是其制备周期较长，处理温度高[Industrial&Engineering Chemistry Research，2017，56，5833-5842]。本专利提出水热合成方法制备莫来石催化剂材料。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种锰基氧化物催化剂，该催化剂可以在较低的温度下通过 水热法进行合成，并且去除了有机物的使用[CN 104624184 A，CN 103801288 A]，简化实验 过程，一步制备，缩短了制备周期，降低了该类催化剂的制备成本。经一氧化氮催化氧化测 试，发现该方法制备的锰基氧化物催化剂可以在较低的温度下有效的将一氧化氮催化氧化为 二氧化氮，并且具有超过商用铂金催化剂的热稳定性、催化活性及耐久性。

本发明提供一种锰基氧化物催化剂，其特征在于，所述催化剂为莫来石型氧化物，通式 为RMn₂O₅，其中R为Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Bi等元素。

同时，本发明提供了一种锰基氧化物催化剂的制备方法，其特征在于所述方法为水热合 成法，包含如下步骤：

1)将R源、锰源在溶液中按一定比例混合；

2)向步骤1)所得的混合溶液中加入碱溶液；

3)将步骤2)得到的溶液在一定温度下进行水热合成反应后，得到莫来石型氧化物催化 剂：

优选的，R源为硝酸R盐。

优选的，锰源分别为七价的高锰酸钾，二价的乙酸锰(或者氯化锰及其他二价可溶性锰 盐)。