[发明专利]氧化还原-水解偶联反应制备双金属氧化物用于VOCs低温催化燃烧

摘要

本专利是关于一种Mn‑X（X=Fe、Co、Al等）双金属金属氧化物催化剂的合成新方法及其在挥发性有机物（VOCs）低温催化燃烧领域的应用。该方法的实施步骤包括了：将KMnO4和金属强酸盐（如Fe(NO3)3·9H2O、Co(NO3)2等）溶解于一定体积的去离子水中形成溶液1；将3倍理论当量的H2O2用去离子水稀释形成溶液2；在室温条件下，将溶液2逐滴加入到溶液1中，反应过程中伴有大量气体的生成；将生成的沉淀过夜老化后进行过滤、洗涤、烘干和高温焙烧后即可以得到所需的Mn‑X双金属催化剂。该方法具有简单、快速的特点，可避免传统共沉淀法所面临的沉淀不完全、双金属混合不均匀等问题；并且所合成的金属氧化物具有比表面积大、纳米颗粒尺寸小等优点，有利于VOCs催化燃烧反应在其表面的进行。在甲苯低温催化燃烧反应中，所合成的Mn‑X双金属催化剂取得了理想的催化效果。

主权项

1.氧化还原-水解偶联反应制备用于VOCs低温催化燃烧的Mn-X双金属氧化物催化剂，特征在于其根据还原电位的差异（1）-（3）提出H2O2快速还原KMnO4制MnOx的化学反应（4），依据反应（5）金属盐离子（X+n）水解生成的H+可促进反应（4）的进行，从而使KMnO4的还原和第二金属阳离子的水解反应发生偶联，生成Mn-X双金属氧化物：（1）O2 + 2H+ + 2e = H2O2, Eq = 0.695 V；（2）MnO4- + 4H+ + 3e = MnO2 + 2H2O, Eq = 1.697 V；（3）MnO2 + 4H+ + 2e = Mn2+ + 2H2O, Eq = 1.507 V；（4）2MnO4-+ 3H2O2 + 2H+= 2MnO2¯ + 3O2 + H2O；（5）Xn+ + H2O = X(OH)n + nH+。