專利名稱：具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs的CeO₂-MnO₂復(fù)合催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種( -MnO2復(fù)合催化劑的制備方法，該復(fù)合催化劑在光熱協(xié)同作用條件下，能高效催化凈化苯、甲苯和丙酮等揮發(fā)性有機(jī)污染物。
背景技術(shù)：
揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)，如苯、甲苯、甲醛、丙酮等，不僅對(duì)人體健康有極大的危害，而且會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。VOCs的治理技術(shù)包括吸附、催化氧化、以及光催化等， 其中以活性炭或分子篩為吸附劑的吸附技術(shù)、以負(fù)載型貴金屬為催化劑的催化氧化技術(shù)研究報(bào)道最多。但受吸附容量的限制，需對(duì)吸附劑進(jìn)行再生處理，而負(fù)載型貴金屬催化劑雖催化活性高，但價(jià)格昂貴，這些極大地限制了吸附技術(shù)、基于貴金屬的催化氧化技術(shù)在 VOCs治理中的廣泛應(yīng)用，因此急需研發(fā)低成本、具有高效催化凈化VOCs的催化新材料及新技術(shù)。CeO2、二氧化錳、鈰錳復(fù)合氧化物因具有良好的催化氧化性能而受到人們的廣泛關(guān)注。美國專利US 6458741采用浸漬分解法、沉淀沉積法和共沉淀法制備了含鈰二元或多元復(fù)合氧化物，并將貴金屬Pt、Pd負(fù)載于這些復(fù)合氧化物上，所得的復(fù)合催化劑具有較好的 VOCs低溫催化氧化活性。中國專利CN200510093318. 2采用浸漬法制備了負(fù)載型Mn-Ce復(fù)合氧化物催化，該催化劑對(duì)VOCs具有較好的催化氧化活性。Tang等人以(NH4)2Ce (NO3)6、 Mn(NO3)2. 6H20、(NH4)2Ce (NO3)6和檸檬酸為原料，采用共沉淀法制備了 MnOx-CeO2復(fù)合物催化齊U，該催化劑在100°C下，甲醛的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，且具有較好的穩(wěn)定性(F. Tang, Y. G. Li, Μ. Huang, et al. App 1. Catal. B 2006， 62， 265)。 Delimaris 等人以 Ce (NO3) 6、 Mn(NO3)2和尿素為原料，采用尿素-硝酸鹽燃燒法制備了 MnOx-CeA復(fù)合氧化物，該催化劑對(duì) VOCs 具有較好的催化氧化活性(D. Delimaris, T. Ioannides. Appl. Catal. B 2008, 84， 303)。
CeO2不僅具有良好的催化氧化性能，作為一種寬帶η型半導(dǎo)體還具有一定的光催化活性。最近李遠(yuǎn)志等人發(fā)現(xiàn)了納米介孔( 具有優(yōu)良的氧離子傳導(dǎo)耦合光熱協(xié)同催化性能，對(duì)于苯、環(huán)己烷、丙酮等氣體污染物表現(xiàn)出高效的低溫催化氧化活性和穩(wěn)定性(Y. Z, Li,* Q. Sun, Μ. Kong, et al. J. Phys. Chem. C, 2011，115, 14050)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)而提出一種具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑的制備方法，該制備方法原料價(jià)廉易得、工藝簡單和易于工業(yè)化。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs 的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于包括有以下步驟1)稱取0. 04mo廣0. OlmolCe (III)鹽和0. Olmo廣0. 03molKMn04，先后加入到裝有水的燒杯中，磁力攪拌，得到Ce (III)鹽與KMnO4的混合溶液；2)將混合溶液轉(zhuǎn)至帶聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中，密封好后，進(jìn)行水熱氧化還原反應(yīng)；
3)反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻至室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到具有光熱協(xié)同作用的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑。按上述方案，所述的Ce ( III)鹽為硝酸鈰、氯化鈰或硫酸亞鈰。按上述方案，所述的水熱氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)溫度為90°C 180°C，反應(yīng)時(shí)間為 12 72小時(shí)。本發(fā)明利用CeO2優(yōu)良的光熱協(xié)同催化氧化性能、以及MnA良好的熱催化氧化性能，以Ce (III)鹽為還原劑，KMnO4為氧化劑，采用水熱氧化還原合成法，在溫和的反應(yīng)條件下，創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了 CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑制備方法，實(shí)現(xiàn)了在CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑中活性組分( 和MnA之間的協(xié)同催化作用；同時(shí)首次發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的熱催化氧化相比，在光熱共同作用下，所得CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑的催化氧化活性顯著提高，其根源在于復(fù)合催化劑中的晶格氧與有機(jī)污染物分子的反應(yīng)活性在光熱協(xié)同作用下得到了明顯提高。本發(fā)明所得 CeO2-MnO2復(fù)合催化劑的光熱協(xié)同催化氧化活性遠(yuǎn)高于單純CeO2或胞仏的光熱協(xié)同催化氧化活性、以及MnO2-CeA復(fù)合氧化物的熱催化氧化活性，所得CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑能高效催化降解苯、甲苯、丙酮等氣相揮發(fā)性有機(jī)污染物。本發(fā)明專利的有益效果在于
1)本發(fā)明所制備的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑，具有高效低溫光熱協(xié)同催化氧化VOCs的催化活性，其光熱協(xié)同催化活性遠(yuǎn)高于相同反應(yīng)溫度下的熱催化活性，遠(yuǎn)高于單純的CeO2或 MnO2的光熱協(xié)同催化活性，極大地提高了揮發(fā)性有機(jī)氣體催化凈化效率；
2)本專利所發(fā)明的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑制備方法，原料價(jià)廉易得、反應(yīng)條件溫和、工藝簡單，易于工業(yè)化；
3)本發(fā)明所制備的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑，無需負(fù)載貴金屬，顯著降低了成本。


下述圖1-圖11中曲線A為光熱協(xié)同催化，曲線B為熱催化
圖1為實(shí)施例1 CeO2-Mr^2催化劑(Ce/Mn摩爾比1:3)在120°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化降解ΙΟΟμΙ苯生成(X)2濃度變化對(duì)比圖2為實(shí)施例1 CeO2-Mr^2催化劑(Ce/Mn摩爾比1:3)在160°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化降解ΙΟΟμΙ苯生成(X)2濃度變化對(duì)比圖3為實(shí)施例ICeO2-Mr^2催化劑(Ce/Mn摩爾比1 3)在200°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化、CeO2光熱協(xié)同催化(曲線C)和( 光熱協(xié)同催化(曲線D)降解ΙΟΟμΙ苯生成(X)2濃度變化對(duì)比圖4為實(shí)施例1 CeO2-Mr^2催化劑(Ce/Mn摩爾比1 3)在200°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化降解ΙΟΟμΙ丙酮生成(X)2濃度變化對(duì)比圖5為實(shí)施例1 CeO2-Mr^2催化劑(Ce/Mn摩爾比1 3)在200°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化降解ΙΟΟμΙ甲苯生成(X)2濃度變化對(duì)比圖6為實(shí)施例2 CeO2-MnO2催化劑(Ce/Mn摩爾比1 3)在200°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化降解ΙΟΟμΙ苯生成(X)2濃度變化對(duì)比圖；圖7為實(shí)施例3 CeO2-MnO2催化劑(Ce/Mn摩爾比1 3)在200°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化降解ΙΟΟμΙ苯生成(X)2濃度變化對(duì)比圖8為實(shí)施例4 CeO2-MnO2催化劑(Ce/Mn摩爾比3 1)在200°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化降解ΙΟΟμΙ苯生成(X)2濃度變化對(duì)比圖9為實(shí)施例5 CeO2-MnO2催化劑(Ce/Mn摩爾比1 1)在200°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化降解ΙΟΟμΙ苯生成(X)2濃度變化對(duì)比圖10為實(shí)施例6 CeO2-MnO2催化劑(Ce/Mn摩爾比1 3)在200°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化降解ΙΟΟμΙ苯生成(X)2濃度變化對(duì)比圖11為實(shí)施例7 CeO2-MnO2催化劑(Ce/Mn摩爾比2:3)在200°C下，光熱協(xié)同催化與熱催化降解ΙΟΟμΙ苯生成(X)2濃度變化對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，但所舉之例并不限制本發(fā)明保護(hù)范圍。實(shí)施例1
具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑(Ce/Mn摩爾比為1 3)的制備方法如下
(1)稱取0.OlmolCe (NO3)3 · 6H20和0. 03molKMn04，加入到裝有60ml水的燒杯中，磁力攪拌，得到Ce (NO3) 3 · 6H20與KMnO4混合溶液；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)至100ml帶聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中，密封好后，在120°C 下反應(yīng)M小時(shí)；
(3)反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻到室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑。應(yīng)用實(shí)例1
將實(shí)施例1得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯，具體實(shí)驗(yàn)步驟如
下
(1)稱取實(shí)施例1所得CeO2-Mr^2催化劑與蒸餾水以0.5g 20ml比例混合，超聲處理 lOmin，得到懸濁液，將懸濁液轉(zhuǎn)移至直徑為Ilmm的玻璃培養(yǎng)皿中，并在紅外燈下烘干；
(2)將培養(yǎng)皿放在一個(gè)上部設(shè)有石英玻璃窗口的氣相光熱催化反應(yīng)器中，石英玻璃窗口放置一個(gè)高壓汞燈O50W)，反應(yīng)器置于可控電熱板之上，并通過自動(dòng)取樣裝置與氣相色譜儀連接，打開高壓汞燈，調(diào)節(jié)電熱板，催化反應(yīng)溫度保持120°C ；
(3)當(dāng)(X)2濃度保持穩(wěn)定后，向反應(yīng)器中注入氣體，催化反應(yīng)產(chǎn)生的(X)2濃度用氣相色譜儀在線檢測分析。應(yīng)用實(shí)例1光熱協(xié)同催化降解苯產(chǎn)生的CO2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖1中的曲線A。120°C下，光熱協(xié)同催化60min后，CO2增量為3948mg/m3, CO2生成速率為1. 5ymol/ min · m3。對(duì)比實(shí)例1
將實(shí)施例1得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，具體實(shí)驗(yàn)步驟與應(yīng)用實(shí)例1基本相同，所不同的是，在催化反應(yīng)過程中，關(guān)閉高壓汞燈。
對(duì)比實(shí)例1中熱催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖1中的曲線B，熱催化60min后，CO2增量為715mg/m3，CO2的生成速率為0. 27 μ mol/min · m3。由圖1可知，120°C下CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯的(X)2生成速率是熱催化的5. 56倍。應(yīng)用實(shí)例2
將實(shí)施例1所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化反應(yīng)溫度為 160 0C ο應(yīng)用實(shí)例2光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的CO2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖2 中的曲線Α。光熱協(xié)同催化60min后，CO2增量為14346mg/m3，CO2的生成速率為5.43μπι01/ min · m3。對(duì)比實(shí)例2
將實(shí)施例1得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為160°C。對(duì)比實(shí)例2熱催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖2中的曲線B，熱催化60min后，CO2增量為5528mg/m3, CO2的生成速率為2. 1 μ mol/min · m3。由圖2可知，160°C下CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯的(X)2生成速率是熱催化的2. 60倍。應(yīng)用實(shí)例3:
將實(shí)施例1得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化反應(yīng)溫度為 200 "C。應(yīng)用實(shí)例3光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖3 中的曲線Α，光熱協(xié)同催化35min后，(X)2增量為40179mg/m3，CO2的生成速率為26. 1 μ mol/ min · m3。對(duì)比實(shí)例3 (a)
將實(shí)施例1得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化反應(yīng)溫度為200°C。對(duì)比實(shí)例3中熱催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖3中的曲線B，熱催化35min后，CO2增量為22094mg/m3, CO2的生成速率為14. 4 μ mol/min · m3。對(duì)比實(shí)例3 (b)
稱取15gCe (NO3)3 · 6H20和6g尿素，加入到裝有40ml蒸餾水的250ml圓底燒瓶中，超聲處理。將燒瓶放入微波爐(50Hz，800W)中，加熱反應(yīng)30min。反應(yīng)結(jié)束，取出沉淀，用蒸餾水過濾、洗滌、烘干，然后在40(TC下煅燒池，得到納米( 粉末。將所得到的( 催化劑光熱協(xié)同熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化反應(yīng)溫度為200°C。 CeO2光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖3中的曲線C，光熱協(xié)同催化35min后，CO2增量為16305mg/m3，CO2的生成速率為10. 59 μ mol/min · m3。對(duì)比實(shí)例3 (c)
稱取0. OlmolMn(NO3)2和0. 02molKMn04，加入到裝有60ml水的燒杯中，磁力攪拌，得到 Mn (NO3)2與KMnCV混合溶液；將混合溶液轉(zhuǎn)至100 ml帶聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中， 密封好后，在120°C下反應(yīng)M小時(shí)；反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻到室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到Mr^2粉末。將所得到的ΜηΑ催化劑光熱協(xié)同熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化反應(yīng)溫度為200°C。MnO2光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖3中的曲線D，光熱協(xié)同催化35min后，CO2增量為5147mg/m3，CO2的生成速率為3. 34 μ mol/min · m3。由圖3可知，200°C下CeO2-Mr^2催化光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯(X)2生成速率是熱催化的1. 82倍，是( 光熱協(xié)同催化的2. 46倍，是MnA光熱協(xié)同催化的7. 81倍。應(yīng)用實(shí)例4
將實(shí)施例1所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ丙酮，催化溫度為 200 "C。應(yīng)用實(shí)例4光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ丙酮產(chǎn)生的CO2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖4 中的曲線Α。光熱協(xié)同催化15min后，(X)2增量為M626mg/m3，(X)2的生成速率為37. 3 μ mol/ min · m3。對(duì)比實(shí)例4
將實(shí)施例1所得到的CeO2-Mr^2氧化物催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ丙酮，催化溫度為 200 "C。對(duì)比實(shí)例4熱催化降解ΙΟΟμΙ丙酮產(chǎn)生的CO2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖4中的曲線B，熱催化15min后，(X)2濃度增量為568ang/m3，CO2的生成速率為8. 6 μ mol/min ·ι 3。由圖4可知，200°C下CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ丙酮的(X)2生成速率是熱催化的4. 33倍。應(yīng)用實(shí)例5
將實(shí)施例1所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ甲苯，催化溫度為 200 "C。應(yīng)用實(shí)例5光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ甲苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖5 中的曲線Α。光熱協(xié)同催化30min后，CO2增量為13053mg/m3，CO2的生成速率為9. 89 μ mol/ min · m3。對(duì)比實(shí)例5
將實(shí)施例1所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ甲苯，催化溫度為200°C。對(duì)比實(shí)例5熱催化降解ΙΟΟμΙ甲苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖5中的曲線B，熱催化30min后，CO2增量為3167mg/m3，CO2的生成速率為2. 40 μ mol/min · m3。由圖5可知，200°C下CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ甲苯的(X)2生成速率是熱催化用的4. 12倍。實(shí)施例2
具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑(Ce/Mn摩爾比為1 3)的制備方法如下
(1)稱取0.OlmolCe (NO3)3 · 6H20和0. 03molKMn04，加入到裝有60ml水的燒杯中，磁力攪拌，得到Ce (NO3) 3 · 6H20與KMnO4混合溶液；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)至100ml帶聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中，密封好后，在180°C 下反應(yīng)M小時(shí)；
(3)反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻到室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑。應(yīng)用實(shí)例1 將實(shí)施例2所得到的CeO2-MnO2復(fù)合催化劑應(yīng)光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為 200"C。應(yīng)用實(shí)例2光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖6 中的曲線Α，光照60min后，CO2增量為24737mg/m3，CO2的生成速率為9. 37ymol/min · m3。對(duì)比實(shí)例1
將實(shí)施例2所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為200°C。對(duì)比實(shí)例1熱催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖6中的曲線B，光照60min后(X)2濃度增量為463%ig/m3，CO2的生成速率為1. 76 μ mol/min · m3。由圖6可知，200°C下CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯的(X)2生成速率是熱催化的5. 32倍。實(shí)施例3
具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑(Ce/Mn摩爾比為1 3)的制備方法如下
(1)稱取0.OlmolCe (NO3)3 · 6H20和0. 03molKMn04，加入到裝有60ml水的燒杯中，磁力攪拌，得Ce (NO3) 3 · 6H20與KMnO4混合溶液；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)至100ml帶聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中，密封好后，在90°C 下反應(yīng)15小時(shí)；
(3)反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻到室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到CeO2-MnOdI化劑。應(yīng)用實(shí)例1
將實(shí)施例3所得到的CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為200°C。應(yīng)用實(shí)例1光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的CO2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖7中的曲線A0光熱協(xié)同催化20min后，CO2增量為49514mg/m3，CO2的生成速率為56. 3 μ mol/ min · m3。對(duì)比實(shí)例1
將實(shí)施例3所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為200°C。對(duì)比實(shí)例1中熱催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖7中的曲線B，熱催化15min后，(X)2濃度增量為36841mg/m3，CO2的生成速率為41. 9 μ mol/min -m30由圖7可知，200°C下CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解2μ1苯的(X)2生成速率是熱催化(曲線B)的1.34倍。實(shí)施例4
具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑(Ce/Mn摩爾比為3 1)的制備方法如下
(1)稱取0.03mol的Ce (NO3) 3 · 6H20和0. Olmol的KMnO4,加入到裝有60ml水的燒杯中，磁力攪拌，得到Ce (NO3) 3 · 6H20與KMnO4混合溶液；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)至100ml帶聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中，密封好后，在90°C 下反應(yīng)15小時(shí)；
(3)反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻到室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到CeO2-MnOdI化劑。
應(yīng)用實(shí)例1
將本發(fā)明實(shí)施例4所得到的CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為 200 "C。應(yīng)用實(shí)例1光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖8 中的曲線Α。光熱協(xié)同催化30min后，(X)2增量為46999mg/m3，(X)2的生成速率為35. 6 μ mol/ min · m3。對(duì)比實(shí)例1
將本發(fā)明實(shí)施例4所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合氧化物催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為200°C。對(duì)比實(shí)例1熱催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間的關(guān)系見圖8中的曲線B。熱催化30min后，CO2增量為33866mg/m3, CO2的生成速率為25. 7 μ mol/min · m3。由圖8可知，200°C下CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯的(X)2生成速率是熱催化的1.39倍。實(shí)施例5
具有高效光熱協(xié)同催化活性CeO2-MnO2催化劑(Ce/Mn摩爾比為1:1)的制備方法如下
(1)稱取0.02molCe (NO3) 3 · 6H20和0. 02molKMn04,加入到裝有60ml水的燒杯中，磁力攪拌，得到Ce (NO3) 3 · 6H20與KMnO4混合溶液；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)至100ml帶聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中，密封好后，在90°C 下反應(yīng)15小時(shí)；
(3)反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻到室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到CeO2-MnOdI化劑。應(yīng)用實(shí)例1
將本發(fā)明實(shí)施例5所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為200°C。應(yīng)用實(shí)例1光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的CO2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖9中的曲線A0光熱協(xié)同催化40min后，CO2增量為40110mg/m3, CO2的生成速率為22. 8 μ mol/ min · m3。對(duì)比實(shí)例1
將實(shí)施例4所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為200°C。對(duì)比實(shí)例1中熱催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖9中的曲線B，熱催化40min后，CO2濃度增量為31050mg/m3, CO2的生成速率為17. 6 μ mol/min · m3。由圖9可知，200°C下CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯的(X)2生成速率是熱催化的1.3倍。實(shí)施例6
具有高效光熱協(xié)同催化活性CeO2-MnO2催化劑(Ce/Mn摩爾比為1:3)的制備方法如下
(1)稱取0.01molCeCl3 · 7H20和0. 03molKMn04，加入到裝有60ml水的燒杯中，磁力攪拌，得到Ce (NO3) 3 · 6H20與KMnO4混合溶液；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)至100ml帶聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中，密封好后，在120°C 下反應(yīng)M小時(shí)；(3)反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻到室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到CeO2-MnOdI化劑。應(yīng)用實(shí)例1
將本發(fā)明實(shí)施例6所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為200°C。應(yīng)用實(shí)例1光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的CO2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖10中的曲線Α。光熱協(xié)同催化30min后，(X)2增量為13553mg/m3，CO2的生成速率為10. 27 μ mol/ min · m3。對(duì)比實(shí)例1
將實(shí)施例6所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為200°C。對(duì)比實(shí)例1中熱催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖10中的曲線B，熱催化30min后，CO2增量為4667mg/m3, CO2的生成速率為3. 54μ mol/min · m3。由圖10可知，200°C下CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯的(X)2生成速率是熱催化的2. 9倍。實(shí)施例7
具有高效光熱協(xié)同催化活性CeO2-Mr^2催化劑(Ce/Mn摩爾比為2:3)的制備方法如下
(1)稱取0. 005molCe2(S04)3 ·8Η20 和 0. 015molKMn04，加入到裝有 60ml 水的燒杯中，磁力攪拌，得到Ce2 (S04) 3 · SH2O與KMnO4混合溶液；
(2)將混合溶液轉(zhuǎn)至100ml帶聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中，密封好后，在120°C 下反應(yīng)M小時(shí)；
(3)反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻到室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到CeO2-MnOdI化劑。應(yīng)用實(shí)例1
將本發(fā)明實(shí)施例7所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為200°C。應(yīng)用實(shí)例1光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的(X)2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖11 中的曲線Α。光熱協(xié)同催化40min后，CO2增量為4582mg/m3，CO2的生成速率為2. 60 μ mol/ min · m3。對(duì)比實(shí)例1
將實(shí)施例7所得到的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑熱催化降解ΙΟΟμΙ苯，催化溫度為200°C。對(duì)比實(shí)例1中熱催化降解ΙΟΟμΙ苯產(chǎn)生的CO2濃度變化與時(shí)間關(guān)系見圖11中的曲線B，熱催化40min后，(X)2濃度增量為1284mg/m3，CO2的生成速率為0. 73 μ mol/min · m3。由圖11可知，200°C下CeO2-Mr^2催化劑光熱協(xié)同催化降解ΙΟΟμΙ苯的(X)2生成速率是熱催化的3. 57倍。
權(quán)利要求
1.具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于包括有以下步驟1)稱取0.04mo廣0. OlmolCe (III)鹽和0. Olmo廣0. 03molKMn04，先后加入到裝有水的燒杯中，磁力攪拌，得到Ce (III)鹽與KMnO4的混合溶液；2)將混合溶液轉(zhuǎn)至帶聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼反應(yīng)釜中，密封好后，進(jìn)行水熱氧化還原反應(yīng)；3)反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻至室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到具有光熱協(xié)同作用的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑。
2.按權(quán)利要求1所述的具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于所述的Ce (III)鹽為硝酸鈰、氯化鈰或硫酸亞鈰。
3.按權(quán)利要求1或2所述的具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs的CeO2-Mr^2復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于所述的水熱氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)溫度為90°C 180°C，反應(yīng)時(shí)間為12 72小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有高效光熱協(xié)同催化凈化VOCs的CeO2-MnO2復(fù)合催化劑的制備方法，包括有以下步驟1)稱取Ce(Ⅲ)鹽和KMnO4，磁力攪拌，得到混合溶液；2)將混合溶液轉(zhuǎn)至反應(yīng)釜中，進(jìn)行水熱氧化還原反應(yīng)；3)反應(yīng)完成后，待反應(yīng)釜冷卻至室溫，取出聚四氟乙烯內(nèi)膽中的沉淀，過濾、洗滌、烘干即可。本發(fā)明的有益效果在于1)本發(fā)明所制備的催化劑，具有高效低溫光熱協(xié)同催化氧化VOCs的催化活性，其光熱協(xié)同催化活性遠(yuǎn)高于相同反應(yīng)溫度下的熱催化活性，遠(yuǎn)高于單純的CeO2或MnO2的光熱協(xié)同催化活性，提高了催化凈化效率；2)原料價(jià)廉易得、反應(yīng)條件溫和、工藝簡單，易于工業(yè)化；3)顯著降低了成本。
文檔編號(hào)B01D53/72GK102553575SQ20121002924
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者代洋, 任璐, 侯靜濤, 李遠(yuǎn)志, 胡勝鷹, 趙修建 申請人:武漢理工大學(xué)