一种纳米孔结构氧化锰催化剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种纳米孔结构氧化锰催化剂的制备方法。依次包括如下步骤：将MnCl2溶解到水中，配置为浓度为1～2mol/L的溶液，将500mL该溶液置于恒温70～80℃水浴中，同时滴加30％双氧水2?4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值为12～13，反应2～3h，转入高压釜中，在1h内升温到150～180℃，继续反应2～3h，自然冷却到室温，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗2～3遍；将沉淀得到的固体加入到浓度为2～4mol/L的高锰酸钾溶液中，固液比为1：10～1：50，搅拌4～5h，沉淀分离，获得的固体在用去离子水洗涤2～3遍之后，在400～500℃的温度下煅烧，即可得到纳米孔结构氧化锰催化剂。该材料具有很好的孔结构和较大的比表面积，有利于吸附和催化。
【专利说明】
一种纳米孔结构氧化锰催化剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及环境污染控制新材料的开发，尤其涉及一种纳米孔结构氧化锰催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]有机废气处理是指在工业生产过程中产生的有机废气进行吸附、过滤、净化的处理工作。通常有机废气处理有甲醛有机废气处理、苯甲苯二甲苯等苯系物有机废气处理等等。有机废气一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有机溶剂、处理难度大的特点。在有机废气处理时普遍采用的是有机废气活性炭吸附处理法、催化燃烧法、催化氧化法、酸碱中和法、等离子法等多种原理。催化氧化是一种比较经济有效的方法。但需要有经济适合普遍适用的催化剂。
[0003]氧化锰作为一种新型的环保催化剂在一氧化碳氧化、过氧化氢分解以及苯酚的湿法氧化等反应中得到应用。在一些挥发性有机物的催化氧化反应中的实验结果表明，该材料具有良好的疏水性能，对有机物具有较强的亲和力，因此即使在水蒸气存在下，氧化锰材料也能够选择吸附并氧化这些挥发性有机物。
[0004]水滑石类化合物(LDHs)是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。水滑石化学结构通式为:[M2YxM3+x(OH)2]x+[(An—)x/n.mH20]，其中M2+和M3+分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，如Mg2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二价阳离子和Al3+、Cr3+、C03+、Fe3+等三价阳离子均可以形成水滑石;An—为层间阴离子，可以包括无机阴离子，有机阴离子，配合物阴离子、同多和杂多阴离子^为妒+/(12++13+)的摩尔比值，大约是4:1到2:1 ;m为层间水分子的个数。其结构类似于水镁石Mg(OH)2,由八面体共用棱边而形成主体层板。位于层板上的二价金属阳离子M2+可以在一定的比例范围内被离子半价相近的三价金属阳离子M3+同晶取代，使得层板带正电荷，层间存在可以交换的的阴离子与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性。层间的阴离子可被交换，经过一系列改性，水滑石材料可以得到许多种性能各异的物质。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为克服现有技术中氧化锰结构单一的不足，提供一种纳米孔结构氧化锰催化剂的制备方法。
[0006]本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤:
[0007]I)将MnCl2溶解到水中，配置为浓度为I?2mol/L的溶液，将500mL该溶液置于恒温70?80°C水浴中，同时滴加30% (质量分数)双氧水2-4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值为12?13，反应2?3h，转入高压釜中，在Ih内升温到150?180°C，继续反应2?3h，自然冷却到室温，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗2?3遍；
[0008]2)将沉淀得到的固体加入到浓度为2?4mol/L的高锰酸钾溶液中，固液比为I: 10?1:50，搅拌4?5h，沉淀分离，获得的固体在用去离子水洗涤2?3遍之后，在400?500 °C的温度下煅烧，即可得到纳米孔结构氧化锰催化剂。
[0009]本发明的优点是:
[0010](I)通过共沉淀反应，二价锰和三价锰离子形成比表面积较大的片层结构，再在片层间交换入高锰酸根，再通过高温煅烧形成氧化锰支撑，使片层与片层之间分开并固定，不会分离或闭合并形成规整的纳米孔洞，使该材料具有很好的孔结构和较大的比表面积，有利于吸附和催化。
[0011](2)氧化锰作为催化剂分布均匀，不会出现有些表面没有催化剂的情况，层间距支撑为纳米级氧化锰颗粒，有利用发挥相应的纳米效应。
[0012](3)在整个催化剂中没有载体，不存在载体和催化剂之间作用力弱而剥落的问题。
【具体实施方式】
[0013]以下进一步提供本发明的3个实施例:
[0014]实施例1
[0015]将MnCl2溶解到水中，配置为浓度为2mol/L的溶液，将500mL该溶液置于恒温80°C水浴中，同时滴加30% (质量分数)双氧水4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值为13，反应3h，转入高压釜中，在Ih内升温到1800C，继续反应3h，自然冷却到室温，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗3遍;将沉淀得到的固体加入到浓度为4mol/L的高锰酸钾溶液中，固液比为1:50，搅拌5h，沉淀分离，获得的固体在用去离子水洗涤3遍之后，在500°C的温度下煅烧，即可得到纳米孔结构氧化锰催化剂。
[0016]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量10mg合成得到的氧化钴催化剂放置管中，调节空气的流速为30mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为55000h—1。在25 °C条件下，该催化剂可使85 %的浓度为80ppm的甲醛气体完全氧化为二氧化碳和水。
[0017]实施例2
[0018]将MnCl2溶解到水中，配置为浓度为lmol/L的溶液，将500mL该溶液置于恒温70°C水浴中，同时滴加30% (质量分数)双氧水2mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值为12，反应2h，转入高压釜中，在Ih内升温到150°C，继续反应2h，自然冷却到室温，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗2遍;将沉淀得到的固体加入到浓度为2mol/L的高锰酸钾溶液中，固液比为1:10，搅拌4h，沉淀分离，获得的固体在用去离子水洗涤2遍之后，在400°C的温度下煅烧，即可得到纳米孔结构氧化锰催化剂。
[0019]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量10mg合成得到的氧化钴催化剂放置管中，调节空气的流速为30mL/min，空气流动带动甲醇气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为55000h—1。在25 °C条件下，该催化剂可使89 %的浓度为80ppm的甲醛气体完全氧化为二氧化碳和水。
[0020]实施例3
[0021]将MnCl2溶解到水中，配置为浓度为2mol/L的溶液，将500mL该溶液置于恒温80°C水浴中，同时滴加30% (质量分数)双氧水3mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值为13，反应3h，转入高压釜中，在Ih内升温到1800C，继续反应3h，自然冷却到室温，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗3遍;将沉淀得到的固体加入到浓度为4mol/L的高锰酸钾溶液中，固液比为1:40，搅拌5h，沉淀分离，获得的固体在用去离子水洗涤3遍之后，在500°C的温度下煅烧，即可得到纳米孔结构氧化锰催化剂。
[0022]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量10mg合成得到的氧化钴催化剂放置管中，调节空气的流速为30mL/min，空气流动带动甲苯气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为55000h—1。在25 °C条件下，该催化剂可使82 %的浓度为80ppm的甲醛气体完全氧化为二氧化碳和水。
【主权项】
1.一种纳米孔结构氧化锰催化剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤: 1)将MnCl2溶解到水中，配置为浓度为I?2mol/L的溶液，将500mL该溶液置于恒温70?80°C水浴中，同时滴加30% (质量分数)双氧水2-4mL和一定量的NaOH稀溶液，保持pH值为12?13，反应2?3h，转入高压釜中，在Ih内升温到150?180°C，继续反应2?3h，自然冷却到室温，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗2?3遍； 2)将沉淀得到的固体加入到浓度为2?4mol/L的高锰酸钾溶液中，固液比为I: 10?I:.50，搅拌4?5h，沉淀分离，获得的固体在用去离子水洗涤2?3遍之后，在400?500 °C的温度下煅烧，即可得到纳米孔结构氧化锰催化剂。
【文档编号】B01J23/34GK106064084SQ201610408349
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月12日 公开号201610408349.8, CN 106064084 A, CN 106064084A, CN 201610408349, CN-A-106064084, CN106064084 A, CN106064084A, CN201610408349, CN201610408349.8
【发明人】黄文艳, 赵文昌
【申请人】常州大学