[发明专利]一种用于催化氧化VOCs的催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于催化氧化VOCs的催化剂，所述催化剂通式为：M_aO_b/MnO₂；其中MnO₂为载体和催化剂，M_aO_b负载于MnO₂上作为共催化剂；在M_aO_b中，金属元素M为选自Co、Cu、Fe、Ni、Mg、Al、Zn、Ce及Sb中的一种或几种；a为金属元素M的原子比，为0～5；b为相应金属氧化物中的氧原子比；其中，所述催化剂中的载体MnO₂是以高锰酸钾为锰原，以葡萄糖、蔗糖、果糖、纤维素、淀粉、柠檬酸、抗坏血酸或麦芽糖为还原剂，水热反应制得。本发明的M_aO_b/MnO₂复合型非贵金属氧化物催化剂，具有较高的催化活性，催化剂的稳定性好，且制备方法简单、环保，适于工业化制备。

技术领域

本发明涉及环境催化技术领域，尤其是一种用于催化氧化VOCs的催化剂及制备方法和应用。

背景技术

近年来，雾霾是中国公众最关心的环境问题，其主要原因之一就是PM2.5前体的挥发性有机物(VOCs)的排放。大部分制药企业都会面临VOC的排放问题。随着行业的迅速发展，大宗医药中间体与中成药的产量近十年(2007-2016)来大幅上升，分别从205,070kt涨至340,830kt，112,890kt涨至374,600kt；同时我国制药企业VOCs排放量从174.8kt涨至393.2kt。中国VOCs排放指导标准于2018年1月1日开始实施，对VOC的排放管控趋严，这势必会推动企业中VOCs处理技术的发展。

目前降解VOC的主要方法可分为物理吸附法和化学处理法，最有效的化学处理技术是催化燃烧法。该方法能够在较低温度下降解VOCs成H₂O和CO₂，常作为VOC处理的最后一道工序。和直接燃烧法(700-1000℃)相比，催化燃烧处理温度(200℃～400℃)大幅下降，节能效果显著。催化燃烧技术的核心问题是催化剂的开发，目前这类催化剂主要是贵金属型，非贵金属氧化物型，以及钙钛矿型催化剂。其中非贵金属氧化物型因其价格低廉，不易中毒等优点，受到关注。

例如，杨黄根等(CN107398269)以介孔SiO₂为载体，以Pd、Pt、PdPt₂为活性组分制得一系列催化剂，该催化剂比表面积大，催化性能优越，但其必须以贵金属为活性组分，催化剂成本高。何丹农等(CN105817229A)制备了一种Ce元素修饰的Co₂O₃催化剂用于处理丙烷为模型气体的有机废气，90％转化率的反应温度为315℃～500℃，且催化活性较低。

Mn元素储量充足，存在广泛，经济环保，故Mn在该领域得到了广泛的研究。但其面临催化活性不高，制备方法复杂，难以工业化的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于Mn的用于催化氧化VOCs的催化剂及制备方法和应用，该催化剂不仅具有催化活性高、催化稳定性好、催化寿命长，而且该催化剂的制备方简单、易于控制、经济环保、适于工业化生产。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：