[发明专利]一种碱金属改性的碳酸锰催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碱金属改性的碳酸锰催化剂的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，将锰源与有机配体完全溶解于溶剂中，得到混合溶液；步骤2，将混合溶液转移至反应釜中在预定温度下反应预定时间，得到反应产物；步骤3，将反应产物洗涤、干燥，得到固体锰基金属有机骨架催化剂；步骤4，利用碳酸氢盐溶液对固体锰基金属有机骨架催化剂进行改性，搅拌、洗涤、干燥得到碱金属改性的碳酸锰催化剂。其孔径为3.5～5.9nm，比表面积为109～332m²/g。本发明还公开了一种利用本发明的制备方法制备得到的一种碱金属改性的碳酸锰催化剂及其在催化VOCs中的应用，表明本发明的碱金属改性的碳酸锰催化剂在催化VOCs中表现出非常好的性能，特别是具有很好的抗水性。

技术领域

本发明涉及环境污染防治净化技术领域，具体涉及一种碱金属改性的碳酸锰催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，环境问题备受全球关注。其中挥发性有机物(VOCs)，作为重要污染物之一，其种类繁多，主要包括烃类(烷烃、烯烃、炔烃、环烃)、芳香族、酮类、酯类、醇类、醚类、醛类、胺类、腈类等有机化合物。当前，电子、化工、石油化工、涂料、印刷、涂装、家具、皮革等行业已经成为我国VOC重点排放源。由于VOCs对环境和人体都会产生巨大的危害，并其挥发性强，涉及行业广，无组织排放和低效除污的特征十分明显，所以加强重点行业的VOCs综合治理显得尤为重要。特别的，这些重点行业的VOCs排放过程中一般含有水蒸气，因此研究高湿度条件下的VOCs治理也有重要意义。

VOCs最终处理技术可以分为两类。第一种是使用吸收，吸附和膜分离等物理技术的回收方法，第二种是使用化学方法的回收方法，化学反应生物反应等将VOCs分解为无毒且环保的化学方法，主要包括光催化方法、生物降解方法、催化氧化方法，等离子体处理方法。其中，一些方法存在技术和经济上的问题。比如：吸附法的吸收剂必须妥善处理，否则会造成环境二次污染。光催化方法在处理高浓度VOCs时的效率不高。生物降解法的主要缺点是在面对高浓度VOCs时去除率低，生物降解性差和难以完全降解。与这些技术相比，催化氧化法是旨在通过在比直接燃烧法更低的温度下氧化催化剂表面上的VOCs来净化有害废气的方法。该方法适用于在高温下处理易燃或可降解有机气体。该方法的优点是能耗低，工艺较简单，安全性高，适用性广，辅助燃料消耗低。

一般催化剂的活性组分大多使用贵金属，催化剂生产成本高。而碱金属改性的碳酸锰同样具有优异的催化性能，但一般的碱金属改性的碳酸锰制备方法周期较长，时间成本大。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种碱金属改性的碳酸锰催化剂及其制备方法和应用。

本发明提供了一种碱金属改性的碳酸锰催化剂的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，将锰源与有机配体完全溶解于溶剂中，得到混合溶液；步骤2，将混合溶液转移至反应釜中在预定温度下反应预定时间，得到反应产物；步骤3，将反应产物洗涤、干燥，得到固体锰基金属有机骨架催化剂；步骤4，利用碳酸氢盐溶液对固体锰基金属有机骨架催化剂进行改性，搅拌、洗涤、干燥得到碱金属改性的碳酸锰催化剂。其中，碱金属改性的碳酸锰催化剂的孔径为3.5～5.9nm，比表面积为109～332m²/g。

在本发明提供的碱金属改性的碳酸锰催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，锰源为硝酸锰、氯化锰、硫酸锰以及乙酸锰中的任意一种，有机配体为均苯三甲酸、对苯二甲酸、2,5-二羟基对苯二甲酸、间苯二甲酸、丁二酸、对偏苯三甲酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸、草酸以及琥珀酸中的任意一种。锰源与所述有机配体的比例为1：0.5～1：3。

在本发明提供的碱金属改性的碳酸锰催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，溶剂为甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺以及乙二醇中的任意一种或几种。