CN106552642A - 一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物及制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物催化剂及其制备和应用，六水合硝酸钴和硝酸锰溶液溶于无水乙醇溶剂中，二水合草酸溶于无水乙醇中，称二氧化钛分散于无水乙醇溶剂中，将以上金属溶液和草酸溶液在搅拌下同时滴入二氧化钛的分散液中，待全部滴完后继续搅拌4 h；干燥后研磨，置于马弗炉中，以2℃/min的升温速率从室温升温至500℃，并保持3 h，即得不同负载量的二氧化钛负载的钴锰复合氧化物。本发明具有原料便宜，制备简单，无需洗涤等繁琐过程，材料纯度高，颗粒分布均匀等优点。本发明所获得的二氧化钛负载钴锰复合氧化物材料属于材料化学领域，其在电学、磁学、光学及催化领域等方面具有较好的应用前景。

Description

一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物及制备和应用
技术领域
本发明涉及一种复合金属氧化物的制备领域，具体的说涉及一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物及制备和应用，属于材料制备领域。
背景技术
针对VOCs（可挥发性有机物）治理的各种法律法规的相继出台使得VOCs治理备受关注。在众多的VOCs治理技术（包括吸收法、吸附法、膜分离法、离子技术等）中，催化燃烧技术因其温度低、成本低、二次污染少等优点成为广泛采用的技术。
催化剂是催化燃烧法的关键因素。常用的催化剂为贵金属和过渡金属氧化物。贵金属催化剂的活性较高，但其价格较高，且易受二氧化硫、氮氧化物等影响，导致催化剂失活。过渡金属氧化物资源丰富、价格较低且其抗硫、抗氮能力强，但存在活性与贵金属相比较低。有限资源及成本考虑使得过渡金属氧化物成为最具潜在应用价值的一种催化材料。需要解决的问题是提高过渡金属氧化物的性能。
解决上述问题的方案之一为将过渡金属氧化物分散于活性载体上，提高分散度，增加暴露活性位点，促进活性位与反应分子的接触，并进一步通过氧化物和载体之间的较强相互作用增强材料的性能。目前实现的方式常为单一金属氧化物负载到载体上，复合氧化物负载到载体上并应用于VOC治理中较少。
最近发现，钴锰复合氧化物在VOCs治理中表现出优异的性能。但一般情况下，制备此类材料需要引入不必要的其他金属离子，后续需要大量洗涤去除杂质离子，造成资源浪费，耗时耗力。且制备的材料颗粒较大，高温下易聚集、易失活等缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种二氧化钛负载的钴锰金属复合氧化物及制备和应用，通过将钴锰复合金属氧化物分散到活性载体上，提高了分散度，增强了钴锰复合氧化物的性能。文献中无二氧化钛负载钴锰金属复合氧化物的相关报道。本发明提供的二氧化钛负载的钴锰金属复合氧化物及其制备方法增强了复合氧化物和载体之间的相互作用，促进其性能的提高。该方法具有原料便宜、操作简单、材料颗粒较小等优点，制备的二氧化钛负载的钴锰金属复合氧化物可对VOCs中低浓度苯的催化燃烧表现出较好的催化效果。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物的制备方法，其特征在于，称取一定量的六水合硝酸钴（Co(NO3)2•6H2O）和质量分数为50%的硝酸锰溶液溶于无水乙醇溶剂中，其中金属钴和金属锰的摩尔比为2:1，金属的总摩尔浓度为1.0 mol/L，搅拌溶解；称取一定量二水合草酸溶于无水乙醇中，摩尔浓度为1.0 mol/L，搅拌溶解；称取一定量二氧化钛（P25）分散于无水乙醇溶剂中，每毫升无水乙醇对应二氧化钛（P25）的质量为3.0 g；将以上金属溶液和草酸溶液在搅拌下同时滴入二氧化钛的分散液中，待全部滴完后继续搅拌4 h；置于70℃鼓风干燥箱中干燥12 h后研磨，置于马弗炉中，以2℃/min的升温速率从室温升温至500℃，并保持3 h，即得不同负载量的二氧化钛负载的钴锰复合氧化物。
所用金属锰和金属钴的总摩尔量与二水合草酸的摩尔比为1:1.2。
二氧化钛负载的钴锰复合氧化物的负载量为10-50%。
一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物，其特征在于，根据上述任一所述方法制备得到，所述材料的组分及其质量百分比为10-50%的钴锰复合氧化物及50-90%的二氧化钛。
一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物对VOCs中低浓度苯的催化燃烧的应用。
本发明具有以下优点：
制备简单，与传统沉淀法相比，无需繁琐的洗涤等过程，节约人力和物力。更易实现大规模生产。产物纯度高。同时得到的产物分布比较均匀，具有较好的低浓度苯催化燃烧性能。本发明具有原料便宜，制备简单，无需洗涤等繁琐过程，材料纯度高，颗粒分布均匀等优点。本发明所获得的二氧化钛负载钴锰复合氧化物材料属于材料化学领域，其在电学、磁学、光学及催化领域等方面具有较好的应用前景。
具体实施方式
实施例1
称取0.47 g六水合硝酸钴和0.29 g 50%的硝酸锰溶液溶于2.4 mL无水乙醇溶剂中，搅拌溶解。另称取0.45 g二水合草酸溶于3.5 mL无水乙醇溶剂中，搅拌溶解。称取1.80 g二氧化钛（P25）分散于5.4 mL无水乙醇中，搅拌下将上述两溶液同时滴入二氧化钛分散液中，待全部滴完后继续搅拌4 h，抽滤后置于70 ℃鼓风干燥箱中干燥一晚上，经研磨后置于马弗炉中焙烧。焙烧温度为500℃，4 h。即得10%Co2MnOx/TiO2。500 ppm 苯燃烧的50%转化温度（T50）为320℃。
实施例2
称取0.94 g六水合硝酸钴和0.58 g 50%的硝酸锰溶液溶于4.8 mL无水乙醇溶剂中，搅拌溶解。另称取0.90 g二水合草酸溶于7.1 mL无水乙醇溶剂中，搅拌溶解。称取1.60 g二氧化钛（P25）分散于4.8 mL无水乙醇中，搅拌下将上述两溶液同时滴入二氧化钛分散液中，待全部滴完后继续搅拌4 h，抽滤后置于70 ℃鼓风干燥箱中干燥一晚上，经研磨后置于马弗炉中焙烧。焙烧温度为500℃，4 h。即得20%Co2MnOx/TiO2。500 ppm 苯燃烧的50%转化温度（T50）为300℃。
实施例3
称取1.41 g六水合硝酸钴和0.87 g 50%的硝酸锰溶液溶于7.3 mL无水乙醇溶剂中，搅拌溶解。另称取1.34 g二水合草酸溶于10.7 mL无水乙醇溶剂中，搅拌溶解。称取1.40 g二氧化钛（P25）分散于4.2 mL无水乙醇中，搅拌下将上述两溶液同时滴入二氧化钛分散液中，待全部滴完后继续搅拌4 h，抽滤后置于70 ℃鼓风干燥箱中干燥一晚上，经研磨后置于马弗炉中焙烧。焙烧温度为500℃，4 h。即得30%Co2MnOx/TiO2。500 ppm 苯燃烧的50%转化温度（T50）为280℃。
实施例4
称取1.98 g六水合硝酸钴和1.16 g 50%的硝酸锰溶液溶于9.7 mL无水乙醇溶剂中，搅拌溶解。另称取1.79 g二水合草酸溶于14.2 mL无水乙醇溶剂中，搅拌溶解。称取1.20 g二氧化钛（P25）分散于3.6 mL无水乙醇中，搅拌下将上述两溶液同时滴入二氧化钛分散液中，待全部滴完后继续搅拌4 h，抽滤后置于70 ℃鼓风干燥箱中干燥一晚上，经研磨后置于马弗炉中焙烧。焙烧温度为500℃，4 h。即得40%Co2MnOx/TiO2。500 ppm 苯燃烧的50%转化温度（T50）为330℃。
实施例5
称取2.35 g六水合硝酸钴和1.45 g 50%的硝酸锰溶液溶于12.1 mL无水乙醇溶剂中，搅拌溶解。另称取2.24 g二水合草酸溶于17.8 mL无水乙醇溶剂中，搅拌溶解。称取1.00 g二氧化钛（P25）分散于3.0 mL无水乙醇中，搅拌下将上述两溶液同时滴入二氧化钛分散液中，待全部滴完后继续搅拌4 h，抽滤后置于70 ℃鼓风干燥箱中干燥一晚上，经研磨后置于马弗炉中焙烧。焙烧温度为500℃，4 h。即得50%Co2MnOx/TiO2。500 ppm苯燃烧的50%转化温度（T50）为350℃。

Claims (5)

1.一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物的制备方法，其特征在于，称取一定量的六水合硝酸钴（Co(NO3)2•6H2O）和质量分数为50%的硝酸锰溶液溶于无水乙醇溶剂中，其中金属钴和金属锰的摩尔比为2:1，金属的总摩尔浓度为1.0 mol/L，搅拌溶解；称取一定量二水合草酸溶于无水乙醇中，摩尔浓度为1.0 mol/L，搅拌溶解；称取一定量二氧化钛（P25）分散于无水乙醇溶剂中，每毫升无水乙醇对应二氧化钛（P25）的质量为3.0 g；将以上金属溶液和草酸溶液在搅拌下同时滴入二氧化钛的分散液中，待全部滴完后继续搅拌4 h；置于70℃鼓风干燥箱中干燥12 h后研磨，置于马弗炉中，以2℃/min的升温速率从室温升温至500℃，并保持3 h，即得不同负载量的二氧化钛负载的钴锰复合氧化物。
2.根据权利要求1所述一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物的制备方法，其特征在于，所用金属锰和金属钴的总摩尔量与二水合草酸的摩尔比为1:1.2。
3.根据权利要求1所述一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物的制备方法，其特征在于，二氧化钛负载的钴锰复合氧化物的负载量为10-50%。
4.一种二氧化钛负载钴锰复合氧化物，其特征在于，根据权利要求1-3任一所述方法制备得到，所述材料的组分及其质量百分比为10-50%的钴锰复合氧化物及50-90%的二氧化钛。
5.根据权利要求4所述二氧化钛负载钴锰复合氧化物对VOCs中低浓度苯的催化燃烧的应用。
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