[发明专利]一种Mn和Co共促进的四氧化三钴/二氧化硅催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开一种用于总烃中非甲烷总烃去除的Mn和Co共促进的四氧化三钴/二氧化硅催化剂及其制备和应用，该催化剂主要包括活性组分Mn修饰Co₃O₄和Co修饰的载体SiO₂，其中活性组分的负载量为20%~30%，其中Mn与Co的摩尔比为n(Mn):n(Co)=1：10~1：20；Co修饰的SiO₂载体中Co和Si的摩尔比n(Co):n(Si)=1：20~1：30。催化剂采用水解法结合共沉淀法两步合成。修饰后的Co促进的SiO₂载体与活性组分具有更强的结合力，且将Mn引入Co₃O₄进一步增加了催化剂活性和稳定性。该催化剂制备方法简单，操作窗口温度低，对总烃中非甲烷总烃的去除有很高的实际应用价值。

技术领域

本发明属于催化环保技术领域，具体涉及一种Mn和Co共促进的四氧化三钴/二氧化硅催化剂及制备方法和应用。

背景技术

非甲烷总烃（NMHC）是指除甲烷以外的其他所有具有挥发性的碳氢化合物的总称，如烷烃、烯烃、芳香烃和含氧烃组分等。当环境中NMHC超过一定浓度时，会对人体健康产生直接危害，且很多挥发性有机物对人体有致癌作用。当非甲烷总烃在光照条件下通过化学反应产生光化学烟雾及臭氧，对人类环境造成不可估量的损害。因此，近年来国家加大了对环境中NMHC的监察力度。

目前用于非甲烷总烃(NMHC)的检测方法主要包括催化氧化法和色谱法。HJ38-2017标准中指出气相色谱法NMHC的含量的检测方法是将气体样品直接注入具有氢火焰离子化检测器的气相色谱仪，分别在总烃柱和甲烷柱上测得总烃和甲烷的含量，两者之差即为NMHC的含量。催化氧化法和色谱法的主要区别在于，催化法通过催化氧化除甲烷以外的有机物对甲烷进行分析。催化氧化法的优势在于设备构造简化，方法简单。同时，也对催化氧化总烃中非甲烷总烃催化剂的效率和温度窗口提出了更高的要求。

基于目前大部分用于总烃中非甲烷总烃催化燃烧催化剂的温度窗口窄、工作窗口难控制的特点。需进一步提高用于非甲烷总烃检测设备中催化剂的效率，降低能耗，拓宽可操作温度窗口。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种可用于总烃中非甲烷总烃去除的Mn和Co共促进的四氧化三钴/二氧化硅催化剂。

本发明的再一目的在于：提供一种上述Mn和Co共促进的四氧化三钴/二氧化硅催化剂产品的制备方法。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种Mn和Co共促进的四氧化三钴/二氧化硅催化剂，该四氧化三钴/二氧化硅催化剂（Co₃O₄/SiO₂）包括活性组分Mn修饰Co₃O₄和Co修饰的载体SiO₂，其中，活性组分的负载量为20%~30%，活性组分中Mn与Co的摩尔比为n(Mn):n(Co)=1：10~1：20；载体中Co和Si的摩尔比n(Co):n(Si)=1：20~1：30。

本发明提供了一种根据上述的Mn和Co共促进的四氧化三钴/二氧化硅催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，制备Co促进的SiO₂载体：

（1）按照摩尔比n(Co):n(Si)=1：20~1：30分别取正硅酸乙酯和六水合氯化钴溶解于V₁体积的乙醇中，并超声分散30min，得混合溶液；

（2）继续在超声的条件下向上述混合溶液中逐滴滴加体积V₂的去离子水，使V₁：V₂=25：1，继续超声2h；然后，