[发明专利]纳米锰基催化剂其制备方法、其应用及其相应的应用方法

说明书

本发明属于催化剂制备领域，公开了一种纳米锰基催化剂，其成分为：A_xMn_yO_z/SiO₂，其中，A是K、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ce、Zr、Bi、Sr、Mg和La元素中的至少一种；x是A元素的原子比，x∈[0,2]；y为Mn元素的原子比，y∈[1,3]；z为氧元素的原子比，其为平衡A和Mn元素的氧原子数量；本发明还提供了上述纳米锰基催化剂的制备方法，以及它用于VOCs催化燃烧中的应用及其应用方法。本发明制备的纳米锰基催化剂在VOCs的催化燃烧中具有良好的活性、高温耐受性以及催化寿命，制备成本低。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，尤其是一种纳米锰基催化剂其制备方法、其应用及其相应的应用方法。

背景技术

VOCs（有机挥发气体）是主要的大气污染物之一，随着工业的发展其排放量不断增加，严重危害着环境及人类健康。VOCs对人体的危害主要有两个方面：一方面是VOCs中的有害物质直接危害人们的身体健康，另一方面是VOCs会发生光化学反应生成PM2.5前体物，间接地影响人体健康。因此VOCs的有效处理问题是人们关注的焦点。

目前，VOCs的处理方式可大抵分为两类：回收和消除。回收技术主要有吸收技术、吸附技术和膜分离技术。消除技术主要有光催化技术、直接焚烧、生物降解技术、低温等离子处理技术。相对于以上诸多方法，催化燃烧法降解VOCs具有反应温度低，热利用率高，无二次污染，节能环保的优势受到了更多的关注，适用于处理有机化工、涂料、造漆、印刷等行业排放的中低浓度、多成分、无回收价值的VOCs。

催化燃烧法处理VOCs的核心问题是催化剂的设计制备，因此制备低成本、高活性、长寿命的VOCs催化剂是亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明是要提供一种纳米锰基催化剂，以期用于VOCs催化燃烧，本发明的纳米锰基催化剂在VOCs的催化燃烧中并具有良好活性、高温耐受性以及高催化寿命；

本发明的另一个目的，是要提供上述纳米锰基催化剂的制备方法；

本发明的第三个目的，是要提供上述纳米锰基催化剂的应用；

本发明的第四个目的，是要提供上述纳米锰基催化剂相应的应用方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种纳米锰基催化剂，它的成分为：A_xMn_yO_z/SiO₂，其中，A是K、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ce、Zr、Bi、Sr、Mg和La元素中的至少一种；x是A元素的原子比，x∈[0, 2]；y为Mn元素的原子比，y∈[1, 3]；z为氧元素的原子比，其为平衡A和Mn元素的氧原子数量。

作为限定，所述纳米锰基催化剂在原位合成的过程中包裹在原位合成的多孔载体中，所述多孔载体是多孔氧化硅、蒙脱土和硅藻土中的至少一种。

本发明还提供了前述纳米锰基催化剂的一种制备方法，该制备方法按照如下步骤顺序进行：

（1）将正硅酸四乙酯或硅酸钠、含A元素的化合物和高锰酸钾分别溶于水中，均质分散，得溶液B；

然后滴入盐酸，将溶液B调为酸性；搅拌缓慢滴入糖类化合物溶液，滴加完毕后，陈化，直至出现胶状固体；

（2）将胶状固体烘干，焙烧，制得所述一种纳米锰基催化剂。

作为限定，所述正硅酸四乙酯或硅酸钠、含A元素的化合物、高锰酸钾和糖类化合物的摩尔比为0.25～2：0～0.2：1：0.05～0.4，所述含A元素的化合物包括A元素的硝酸盐、碳酸盐、乙酸盐、酸式碳酸盐、氯盐和氧化物。