一種納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑的制備方法。依次包括如下步驟：將MnCl2溶解到水中，配置為濃度為1～2mol/L的溶液，將500mL該溶液置于恒溫70～80℃水浴中，同時滴加30％雙氧水2?4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值為12～13，反應(yīng)2～3h，轉(zhuǎn)入高壓釜中，在1h內(nèi)升溫到150～180℃，繼續(xù)反應(yīng)2～3h，自然冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗2～3遍；將沉淀得到的固體加入到濃度為2～4mol/L的高錳酸鉀溶液中，固液比為1：10～1：50，攪拌4～5h，沉淀分離，獲得的固體在用去離子水洗滌2～3遍之后，在400～500℃的溫度下煅燒，即可得到納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑。該材料具有很好的孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，有利于吸附和催化。
【專利說明】
一種納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制新材料的開發(fā)，尤其涉及一種納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有機廢氣處理是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機廢氣進行吸附、過濾、凈化的處理工作。通常有機廢氣處理有甲醛有機廢氣處理、苯甲苯二甲苯等苯系物有機廢氣處理等等。有機廢氣一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有機溶劑、處理難度大的特點。在有機廢氣處理時普遍采用的是有機廢氣活性炭吸附處理法、催化燃燒法、催化氧化法、酸堿中和法、等離子法等多種原理。催化氧化是一種比較經(jīng)濟有效的方法。但需要有經(jīng)濟適合普遍適用的催化劑。
[0003]氧化錳作為一種新型的環(huán)保催化劑在一氧化碳氧化、過氧化氫分解以及苯酚的濕法氧化等反應(yīng)中得到應(yīng)用。在一些揮發(fā)性有機物的催化氧化反應(yīng)中的實驗結(jié)果表明，該材料具有良好的疏水性能，對有機物具有較強的親和力，因此即使在水蒸氣存在下，氧化錳材料也能夠選擇吸附并氧化這些揮發(fā)性有機物。
[0004]水滑石類化合物(LDHs)是由層間陰離子及帶正電荷層板堆積而成的化合物。水滑石化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為:[M2YxM3+x(OH)2]x+[(An—)x/n.mH20]，其中M2+和M3+分別為位于主體層板上的二價和三價金屬陽離子，如Mg2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二價陽離子和Al3+、Cr3+、C03+、Fe3+等三價陽離子均可以形成水滑石;An—為層間陰離子，可以包括無機陰離子，有機陰離子，配合物陰離子、同多和雜多陰離子^為妒+/(12++13+)的摩爾比值，大約是4:1到2:1 ;m為層間水分子的個數(shù)。其結(jié)構(gòu)類似于水鎂石Mg(OH)2,由八面體共用棱邊而形成主體層板。位于層板上的二價金屬陽離子M2+可以在一定的比例范圍內(nèi)被離子半價相近的三價金屬陽離子M3+同晶取代，使得層板帶正電荷，層間存在可以交換的的陰離子與層板上的正電荷平衡，使得LDHs的整體結(jié)構(gòu)呈電中性。層間的陰離子可被交換，經(jīng)過一系列改性，水滑石材料可以得到許多種性能各異的物質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中氧化錳結(jié)構(gòu)單一的不足，提供一種納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑的制備方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟:
[0007]I)將MnCl2溶解到水中，配置為濃度為I?2mol/L的溶液，將500mL該溶液置于恒溫70?80°C水浴中，同時滴加30% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))雙氧水2-4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值為12?13，反應(yīng)2?3h，轉(zhuǎn)入高壓釜中，在Ih內(nèi)升溫到150?180°C，繼續(xù)反應(yīng)2?3h，自然冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗2?3遍；
[0008]2)將沉淀得到的固體加入到濃度為2?4mol/L的高錳酸鉀溶液中，固液比為I: 10?1:50，攪拌4?5h，沉淀分離，獲得的固體在用去離子水洗滌2?3遍之后，在400?500 °C的溫度下煅燒，即可得到納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0010](I)通過共沉淀反應(yīng)，二價錳和三價錳離子形成比表面積較大的片層結(jié)構(gòu)，再在片層間交換入高錳酸根，再通過高溫煅燒形成氧化錳支撐，使片層與片層之間分開并固定，不會分離或閉合并形成規(guī)整的納米孔洞，使該材料具有很好的孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，有利于吸附和催化。
[0011](2)氧化錳作為催化劑分布均勻，不會出現(xiàn)有些表面沒有催化劑的情況，層間距支撐為納米級氧化錳顆粒，有利用發(fā)揮相應(yīng)的納米效應(yīng)。
[0012](3)在整個催化劑中沒有載體，不存在載體和催化劑之間作用力弱而剝落的問題。
【具體實施方式】
[0013]以下進一步提供本發(fā)明的3個實施例:
[0014]實施例1
[0015]將MnCl2溶解到水中，配置為濃度為2mol/L的溶液，將500mL該溶液置于恒溫80°C水浴中，同時滴加30% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))雙氧水4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值為13，反應(yīng)3h，轉(zhuǎn)入高壓釜中，在Ih內(nèi)升溫到1800C，繼續(xù)反應(yīng)3h，自然冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗3遍;將沉淀得到的固體加入到濃度為4mol/L的高錳酸鉀溶液中，固液比為1:50，攪拌5h，沉淀分離，獲得的固體在用去離子水洗滌3遍之后，在500°C的溫度下煅燒，即可得到納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑。
[0016]采用U形管(內(nèi)徑4mm)連續(xù)流動反應(yīng)評價裝置，稱量10mg合成得到的氧化鈷催化劑放置管中，調(diào)節(jié)空氣的流速為30mL/min，空氣流動帶動甲醛氣體進入U形管反應(yīng)器中，每小時流過每升催化劑的氣體體積(即空速)為55000h—1。在25 °C條件下，該催化劑可使85 %的濃度為80ppm的甲醛氣體完全氧化為二氧化碳和水。
[0017]實施例2
[0018]將MnCl2溶解到水中，配置為濃度為lmol/L的溶液，將500mL該溶液置于恒溫70°C水浴中，同時滴加30% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))雙氧水2mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值為12，反應(yīng)2h，轉(zhuǎn)入高壓釜中，在Ih內(nèi)升溫到150°C，繼續(xù)反應(yīng)2h，自然冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗2遍;將沉淀得到的固體加入到濃度為2mol/L的高錳酸鉀溶液中，固液比為1:10，攪拌4h，沉淀分離，獲得的固體在用去離子水洗滌2遍之后，在400°C的溫度下煅燒，即可得到納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑。
[0019]采用U形管(內(nèi)徑4mm)連續(xù)流動反應(yīng)評價裝置，稱量10mg合成得到的氧化鈷催化劑放置管中，調(diào)節(jié)空氣的流速為30mL/min，空氣流動帶動甲醇?xì)怏w進入U形管反應(yīng)器中，每小時流過每升催化劑的氣體體積(即空速)為55000h—1。在25 °C條件下，該催化劑可使89 %的濃度為80ppm的甲醛氣體完全氧化為二氧化碳和水。
[0020]實施例3
[0021]將MnCl2溶解到水中，配置為濃度為2mol/L的溶液，將500mL該溶液置于恒溫80°C水浴中，同時滴加30% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))雙氧水3mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值為13，反應(yīng)3h，轉(zhuǎn)入高壓釜中，在Ih內(nèi)升溫到1800C，繼續(xù)反應(yīng)3h，自然冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗3遍;將沉淀得到的固體加入到濃度為4mol/L的高錳酸鉀溶液中，固液比為1:40，攪拌5h，沉淀分離，獲得的固體在用去離子水洗滌3遍之后，在500°C的溫度下煅燒，即可得到納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑。
[0022]采用U形管(內(nèi)徑4mm)連續(xù)流動反應(yīng)評價裝置，稱量10mg合成得到的氧化鈷催化劑放置管中，調(diào)節(jié)空氣的流速為30mL/min，空氣流動帶動甲苯氣體進入U形管反應(yīng)器中，每小時流過每升催化劑的氣體體積(即空速)為55000h—1。在25 °C條件下，該催化劑可使82 %的濃度為80ppm的甲醛氣體完全氧化為二氧化碳和水。
【主權(quán)項】
1.一種納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑的制備方法，其特征是依次包括如下步驟: 1)將MnCl2溶解到水中，配置為濃度為I?2mol/L的溶液，將500mL該溶液置于恒溫70?80°C水浴中，同時滴加30% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))雙氧水2-4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值為12?13，反應(yīng)2?3h，轉(zhuǎn)入高壓釜中，在Ih內(nèi)升溫到150?180°C，繼續(xù)反應(yīng)2?3h，自然冷卻到室溫，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗2?3遍； 2)將沉淀得到的固體加入到濃度為2?4mol/L的高錳酸鉀溶液中，固液比為I: 10?I:.50，攪拌4?5h，沉淀分離，獲得的固體在用去離子水洗滌2?3遍之后，在400?500 °C的溫度下煅燒，即可得到納米孔結(jié)構(gòu)氧化錳催化劑。
【文檔編號】B01J23/34GK106064084SQ201610408349
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月12日 公開號201610408349.8, CN 106064084 A, CN 106064084A, CN 201610408349, CN-A-106064084, CN106064084 A, CN106064084A, CN201610408349, CN201610408349.8
【發(fā)明人】黃文艷, 趙文昌
【申請人】常州大學(xué)