CN110624555A - 一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法 - Google Patents

一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法 Download PDF

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王庆
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Abstract

本发明属于有机废气催化领域，尤其是一种CeO2‑SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法。本发明针对现有VOC催化氧化催化剂催化途径单一、催化效率低以及耗能大的缺点，提供一种CeO2‑SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法。本发明以水合硝酸铈为原料经水热反应制取二氧化铈，以溶胶凝胶法制备钴酸钐，进而将具有良好热催化性能的具有钙钛矿特殊结构的SmCoO3与具有良好光催化活性的CeO2复合，获得具有良好光热协同催化效应的催化剂。本发明具有生产工艺简单，复合效果优异等特点，可用于有机废气催化降解等领域。

Description

一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备 方法
技术领域
本发明属于有机废气催化处理领域，尤其是一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法。
背景技术
挥发性有机化合物（VOCs）是一种空气污染物，在室温下沸点为50℃至260℃，具有毒性和致癌性。大多数挥发性有机化合物不仅会造成臭氧层损害，更严重的是，与氮氧化物和硫氧化物反应形成光化学烟雾，被公认为严重危害环境和人类健康的空气中的主要环境危害之一。减少挥发性有机化合物（VOCs）的排放已经成为了世界各国的共识。在挥发性有机化合物（VOCs）处理的技术方面，催化降解技术是最具有发展前景的处理技术之一。SmCoO3独特的钙钛矿型结构，表现出良好的热催化性能，在催化降解VOCs方面具有良好的应用前景，同时通过复合稀有金属氧化物CeO2使催化剂可以搭配光催化来进行光热协同催化。由于稀有金属氧化物二氧化铈独特的助剂作用，大大提升了催化剂的光催化性能。本发明针对现有VOCs催化氧化催化剂、催化途径单一以及耗能大的缺点，提供一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法。将具有良好热催化性能的SmCoO3与具有良好光催化活性的CeO2复合，得到生产工艺简单、复合效果优异的催化剂。对我国的VOCs减排标准、石化厂、涂装厂降解VOCs具有很现实的意义。
发明内容
本发明基于上述原因，提供一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法，其具体合成步骤如下：
（1）称取一定量硝酸铈充分溶解在蒸馏水中，后加入丙醇、乙二醇，移至磁力搅拌器中搅拌均匀，将所得溶液移至内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，进行水热反应，将水热反应后的产物利用抽滤，进行固液分离，并用去离子水和无水乙醇对所得固体进行多次洗涤，将所得固体产物放置于烘箱中，干燥得到二氧化铈；
（2）按照一定摩尔比称取硝酸钴、硝酸钐、柠檬酸，同时加入聚乙二醇、无水乙醇，移至磁力搅拌器并搅拌至药品完全溶解，加热恒温蒸发溶剂，直至烘干得到红色溶胶，转移至马弗炉中煅烧得到钴酸钐粉末；
（3）按一定质量比称取步骤（1）中制备的CeO2与步骤（2）中制备的SmCoO3，加入无水乙醇，放入超声溶解仪中分散，后移至磁力搅拌器搅拌并蒸发溶剂，直至溶剂蒸发殆尽。将所得固体置于坩埚中放入马弗炉中热处理，即可得到CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂；
进一步地，步骤（1）中硝酸铈溶于蒸馏水后的浓度为1g/mL;丙醇的用量为2mL，乙二醇的用量为60mL；水热反应温度为180~200℃，反应进行2~3h；烘箱干燥温度为100℃，干燥12~24h；
进一步地，步骤（2）中硝酸钴、硝酸钐、柠檬酸的摩尔比为1：1：2；聚乙二醇用量为6g，无水乙醇用量为30~50mL；恒温70~85℃蒸发溶剂8~10h；马弗炉煅烧温度为600℃，煅烧5~7h。
进一步地，步骤（3）中所称取的二氧化铈与钴酸钐的质量比为（1~4）：1；溶解于20~30mL的无水乙醇中超声分散时间为30~45分钟；70~85℃蒸发溶剂5~7h；马弗炉300~350℃热处理2~3h。
本发明的有益效果为：
1、与单一的SmCoO3作为活性组分相比，加入CeO2组分能明显的提高催化剂的在光照条件下的氧化还原能力，与CeO2组分实现优势互补的作用，使催化剂的活性进一步加强。
附图说明
图1为CeO2-SmCoO3的XRD图。
具体实施方式
下面结合实施例，以具体说明一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂及其制备方法。以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
（1）将2gCe(NO3)3•6H2O充分溶解在2mL蒸馏水中，加入2mL丙醇60mL乙二醇，移至磁力搅拌器中搅拌均匀，将所得溶液移至内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，180℃反应200min，再将水热反应后的产物利用抽滤，进行固液分离，并用去离子水和无水乙醇对所得固体进行多次洗涤，将所得固体产物放置于干燥箱中，100℃干燥12h得到二氧化铈粉末；
（2）按照摩尔比1：1：2称取4.4447g(0.0100mol)六水合硝酸钴、2.9103g(0.0100mol)六水合硝酸钐、4.2028g（0.0200mol）柠檬酸，同时加入6g聚乙二醇，50ml无水乙醇，移至磁力搅拌器并搅拌至药品完全溶解，转入恒温水浴槽中85℃恒温蒸发溶剂，直至烘干得到红色溶胶，转移至坩埚放入马弗炉内，在600℃下反应5h,得到钴酸钐粉末；
（3）按质量比1：1称取步骤（1）中制备的CeO2与步骤（2）中制备的SmCoO3，加入20ml无水乙醇，放入超声溶解仪中超声30min，后移至磁力搅拌器搅拌并在80℃下水浴蒸发溶剂。将所得固体置于坩埚中放入马弗炉，在300℃下热处理2h，即可得到CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂；
图1为实施例1中CeO2-SmCoO3的XRD图，可以很明显的观察到二氧化铈与钴酸钐的主要衍射峰。这些说明CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的成功制备。
实施例2
（1）将2gCe(NO3)3•6H2O充分溶解在2mL蒸馏水中，加入2mL丙醇60mL乙二醇，移至磁力搅拌器中搅拌均匀，将所得溶液移至内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，180℃反应200min，再将水热反应后的产物利用抽滤，进行固液分离，并用去离子水和无水乙醇对所得固体进行多次洗涤，将所得固体产物放置于干燥箱中，100℃干燥12h得到二氧化铈粉末；
（2）按照摩尔比1：1：2称取4.4447g(0.0100mol)六水合硝酸钴、2.9103g(0.0100mol)六水合硝酸钐、4.2028g（0.0200mol）柠檬酸，同时加入6g聚乙二醇，50ml无水乙醇，移至磁力搅拌器并搅拌至药品完全溶解，转入恒温水浴槽中85℃恒温蒸发溶剂，直至烘干得到红色溶胶，转移至坩埚放入马弗炉内，在600℃下反应5h,得到钴酸钐粉末；
（3）按质量比4：1称取步骤（1）中制备的CeO2与步骤（2）中制备的SmCoO3，加入20ml无水乙醇，放入超声溶解仪中超声30min，后移至磁力搅拌器搅拌并在80℃下水浴蒸发溶剂。将所得固体置于坩埚中放入马弗炉，在300℃下热处理2h，即可得到CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂。
比较例1
（1）按照摩尔比1：1：2称取4.4447g(0.0100mol)六水合硝酸钴、2.9103g(0.0100mol)六水合硝酸钐、4.2028g（0.0200mol）柠檬酸，同时加入6g聚乙二醇，50ml无水乙醇，移至磁力搅拌器并搅拌至药品完全溶解，转入恒温水浴槽中85℃恒温蒸发溶剂，直至烘干得到红色溶胶，转移至坩埚放入马弗炉内，在600℃下反应5h,得到钴酸钐粉末。

Claims (4)

1.一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法，其特征在于具体合成步骤如下：
（1）称取一定量硝酸铈充分溶解在蒸馏水中，后加入丙醇、乙二醇，移至磁力搅拌器中搅拌均匀，将所得溶液移至内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，进行水热反应，将水热反应后的产物利用抽滤，进行固液分离，并用去离子水和无水乙醇对所得固体进行多次洗涤，将所得固体产物放置于烘箱中，干燥得到二氧化铈；
（2）按照一定摩尔比称取硝酸钴、硝酸钐、柠檬酸，同时加入聚乙二醇、无水乙醇，移至磁力搅拌器并搅拌至药品完全溶解，加热恒温蒸发溶剂，直至烘干得到红色溶胶，转移至马弗炉中煅烧得到钴酸钐粉末；
（3）按一定质量比称取步骤（1）中制备的CeO2与步骤（2）中制备的SmCoO3，加入无水乙醇，放入超声溶解仪中分散，后移至磁力搅拌器搅拌并蒸发溶剂，直至溶剂蒸发殆尽，将所得固体置于坩埚中放入马弗炉中进行热处理，即可得到CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中硝酸铈溶于蒸馏水后的浓度为1g/mL；丙醇的用量为2mL，乙二醇的用量为60mL；水热反应温度为180~200℃，反应进行2~3h；烘箱干燥温度为100℃，干燥12~24h。
3.根据权利要求1所述的一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中硝酸钴、硝酸钐、柠檬酸的摩尔比为1：1：2；聚乙二醇用量为6g，无水乙醇用量为30~50mL；恒温70~85℃蒸发溶剂8~10h；马弗炉煅烧温度为600℃，煅烧5~7h。
4.根据权利要求1所述的一种CeO2-SmCoO3挥发性有机化合物（VOCs）复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所称取的二氧化铈与钴酸钐的质量比为（1~4）：1；溶解于20~30mL的无水乙醇中超声分散时间为30~45分钟；70~85℃蒸发溶剂5~7h；马弗炉300~350℃热处理2~3h。
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