CN111282571A - 一种镨钕钯掺杂铈锰复合物催化剂的制备方法和应用 - Google Patents

一种镨钕钯掺杂铈锰复合物催化剂的制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种镨钕钯掺杂铈锰复合物催化剂的制备方法和应用。该催化剂的制备是在表面活性剂的作用下，通过硝酸铈、硝酸锰与柠檬酸反应，再与介孔碳CMK‑3回流反应，制备出铈锰CeMnO固熔体。再将镨、钕和钯乙酰丙酮有机盐浸渍复合物得到热稳定性高(>650℃)的Pd‑Pr‑Nd/CeMnO催化剂。本发明的催化剂对高空速和低浓度苯和甲苯具有较高的消除效率。在230℃时，可以完全将苯转化成无毒物CO2和H2O，100小时内保持苯消除率>90％；在200℃时，可以完全将甲苯转化成无毒物CO2和H2O，100小时内保持甲苯消除率>90％。本发明制备催化剂具有原材料廉价、催化剂制备工艺简单、实用性强，完全消除苯系物温度低、效率高、无二次污染等优点。

Description

一种镨钕钯掺杂铈锰复合物催化剂的制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种用于催化燃烧消除苯系物的镨钕钯掺杂铈锰复合物催化剂Pd-Pr-Nd/CeMnO的制备，及其用于低温高效催化燃烧消除苯系物。
背景技术
苯系物是VOCs的主要成分之一。它通常包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯等八种化合物，其中苯系物已经被美国环保署(USEPA)制定的大气有毒污染物名单列为优先控制污染物。空气中的苯系物可以通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体，导致人体呈现种种不适，从而诱发疾病进而致癌，其对环境和人体健康造成较大的影响。苯系物的处理技术主要是焚烧，焚烧处理的方式有直接燃烧和催化燃烧两种，直接燃烧生成的产物易造成二次污染，催化燃烧是借助催化剂使苯系物在较低的起燃温度下进行无焰燃烧分解为二氧化碳和水蒸气。由于苯和甲苯为苯系物中为最难催化燃烧消除的物种，所以本发明以苯和甲苯代表苯系物，用所制备催化剂催化燃烧处理此类苯系物。目前国内外对苯系物的催化燃烧消除研究较少，而且完全催化消除苯系物的反应温度较高。例如：韩国Gon SeoO课题组研究发表的“The effect of mass transfer on the catalytic combustion of benzene andmethane over palladium catalysts supported on porous materials”(Catal.Today,83(2003)131–139)论文中，在空速为60,000h-1，苯的浓度为10,000ppm时(空速低于本发明的100,000h-1，苯浓度高于本发明的1000ppm)，使用FAU沸石、MCM-41和KIT-1负载Pd催化剂对苯进行催化燃烧反应，其完全催化燃烧消除苯的温度大多在300℃以上。
本项目制备的镨钕掺杂铈锰复合物(Pr-Nd/CeMnO)载体，因有多孔结构、具有混合价态的铈锰离子、表面的酸碱性温和及具有优良的离子交换性能，成为继沸石型四面体分子筛之后又一个新的研究热点。作为一种新型的功能材料，已有报道负载型CeMnO在催化热分解和氧化有机物中都具有较为理想的催化活性，因而具有广阔地工业应用前景。
本项目的实施得到：国家自然科学基金项目(编号：21277008；20777005)；国家重点研发计划(2I005011201702)的资助，也是这些项目的研究内容。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用廉价硫酸锰为原料，使用表面活性剂和分散剂调节方法制备出高比表面积和高热稳定性的铈锰固熔体(CeMnO)，然后通过浸渍法将镨和钕及钯的Pd-Pr-Nd/CeMnO复合物，并将其用于低温催化燃烧消除苯系物。
本发明提供一种用于催化燃烧消除苯系物催化剂的制备方法。
(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
在三口烧瓶中加入50-100mL浓度为0.5-1.0mol/L的硝酸铈Ce(NO3)3.6H2O和等体积的浓度为0.5-1.0mol/L的硝酸锰Mn(NO3)2.6H2O的金属盐溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[Mn(NO3)2]＝(0.1～1.0)：(1.0～0.1)，混合均匀，搅拌30-60min，然后在混合液加入到50-100mL浓度为1.0-2.0mol/L的柠檬酸溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[柠檬酸]＝1：2，得混合溶液。然后再将50-100mL浓度为20-50mg/L的腺嘌呤核苷三磷酸ATP溶液和50-100mL浓度为20-50mg/L的聚乙二醇PEG溶液同时加入以上混合溶液中，其中Ce(NO3)2：ATP：PEG＝1mol：(1-5)mg：(1-5)mg，搅拌均匀后，得白色浆液，80～90℃回流20～26h、将浆液放入高压反应釜，在120-150℃下水热晶化5～10h，晶化后浆液经抽滤、洗涤至中性，放入70-90℃烘箱干燥，在烘箱300℃～500℃中焙烧2～3h，然后在纯氧气中300℃～500℃焙烧2～5h，得到CeMnO。然后将其5-10g加入蒸馏水中形成0.05-0.2g/mL的悬浮液，再加入CMK-3(Tae-Wan Kim,In-Soo Park,and Ryong Ryoo,Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,4375–4379)，并以5-10W/cm2的强度超声1～2h，再持续搅拌2～6h。在80～90℃旋转蒸发将溶剂蒸发，得到CeMnO/CMK-3复合物。将其加入到20-50mL乙醇中，形成悬浮液，然后向混合溶液中加入20-50mL浓度为0.003-0.005mol/L溴化十六烷基三甲基铵水溶液，并以5-10W/cm2的强度超声1～2h，再持续搅拌2～6h待用。
将乙酰丙酮镨Pr(acac)3·2H2O、乙酰丙酮钕Nd(acac)3·2H2O和乙酰丙酮钯Pd(acac)2·2H2O粉末混合，溶于50-100mL乙醇中配成溶液，所有离子总摩尔浓度为n[Pr3++Nd3 ++Pd2+]＝0.05-0.10mol/L，其中n[Pr(acac)3]：n[Nd(acac)3]：n[Pd(acac)3]＝1：1：(20-50)。将以上溶液加入到悬浮液中，并以5-10W/cm2的强度超声1～2h，再持续搅拌2～6h。在50-70℃搅拌，将溶剂蒸发，得到固体颗粒，用去离子水冲洗至中性，100℃～140℃干燥10～12h，而后研磨成粉末，得到黑色前驱体。把得到的产物在纯氧气中800～900℃烧炭5～10h，随后在500-700℃的5％H2/Ar气氛下还原，最终得到Pd-Pr-Nd/CeMnO。
(2)本发明还提供一种所述催化剂在低温催化燃烧消除苯系物中的应用。
苯(或甲苯)的催化燃烧消除反应在固定床石英管反应器中进行。石英反应管，外径为10mm，催化剂填装量100mg。通入苯系物与空气的混合气，其中苯系物浓度为500ppm～1000ppm，气流空速为60,000h-1～100,000h-1。气相色谱TCD检测反应尾气CO2和CO，FID检测苯和其它有机物种的含量。本发明的效果是：在以上苯系物的浓度和空速下，本发明所制备催化剂具有较高的低温催化燃烧消除活性，在200℃～310℃时，可以完全将苯和甲苯转化成无毒物CO2和H2O，在此温度下，100小时内保持苯和甲苯消除率>90％。制备催化剂所使用原料硫酸锰价格便宜，而且催化剂制备过程简单，不负载其它金属或贵金属。本发明不需要附加任何燃料，直接利用空气中O2为氧化剂，具有原材料经济实惠、使用过程能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染以及可连续工作等优点。
附图说明
图1是本发明实施例1、2、3和4制备的Pd-Pr-Nd/CeMnO的XRD图
图2是本发明实施例1、2、3和4制备的Pd-Pr-Nd/CeMnO的N2吸附/脱附曲线图
图3是本发明实施例1、2、3和4制备的Pd-Pr-Nd/CeMnO的苯催化燃烧活性
图4是本发明实施例1、2、3和4制备的Pd-Pr-Nd/CeMnO甲苯催化燃烧活性
图5是本发明实施例4制备Pd-Pr-Nd/CeMnO-IV催化剂对苯催化燃烧稳定性
图6是本发明实施例4制备Pd-Pr-Nd/CeMnO-IV催化剂甲苯催化燃烧稳定性
具体实施方式
实施例1
(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
在三口烧瓶中加入50mL浓度为0.5mol/L的硝酸铈Ce(NO3)3.6H2O和等体积的浓度为0.5mol/L的硝酸锰Mn(NO3)2.6H2O的金属盐溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[Mn(NO3)2]＝0.1：1.0，混合均匀，搅拌30min，然后在混合液加入到50mL浓度为1.0mol/L的柠檬酸溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[柠檬酸]＝1：2，得混合溶液。然后再将50mL浓度为20mg/L的腺嘌呤核苷三磷酸ATP溶液和50mL浓度为20mg/L的聚乙二醇PEG溶液同时加入以上混合溶液中，其中Ce(NO3)2：ATP：PEG＝1mol：1mg：1mg，搅拌均匀后，得白色浆液，80℃回流20h、将浆液放入高压反应釜，在120℃下水热晶化5h，晶化后浆液经抽滤、洗涤至中性，放入70℃烘箱干燥，在烘箱300℃中焙烧2h，然后在纯氧气中300℃焙烧2h，得到CeMnO。然后将其5g加入蒸馏水中形成0.05g/mL的悬浮液，再加入CMK-3(Tae-Wan Kim,In-Soo Park,and Ryong Ryoo,Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,4375–4379)，并以5W/cm2的强度超声1h，再持续搅拌2h。在80℃旋转蒸发将溶剂蒸发，得到CeMnO/CMK-3复合物。将其加入到20mL乙醇中，形成悬浮液，然后向混合溶液中加入20mL浓度为0.003mol/L溴化十六烷基三甲基铵水溶液，并以5W/cm2的强度超声1h，再持续搅拌2h待用。
将乙酰丙酮镨Pr(acac)3·2H2O、乙酰丙酮钕Nd(acac)3·2H2O和乙酰丙酮钯Pd(acac)2·2H2O粉末混合，溶于50mL乙醇中配成溶液，所有离子总摩尔浓度为n[Pr3++Nd3++Pd2+]＝0.05mol/L，其中n[Pr(acac)3]：n[Nd(acac)3]：n[Pd(acac)3]＝1：1：20。将以上溶液加入到悬浮液中，并以5W/cm2的强度超声1h，再持续搅拌2h。在50℃搅拌，将溶剂蒸发，得到固体颗粒，用去离子水冲洗至中性，100℃干燥10h，而后研磨成粉末，得到黑色前驱体。把得到的产物在纯氧气中800℃烧炭5h，随后在500℃的5％H2/Ar气氛下还原，最终得到Pd-Pr-Nd/CeMnO-I。
(2)催化剂活性评价。苯系物浓度为500ppm，气流空速为60,000h-1。气相色谱TCD检测反应尾气CO2和CO，FID检测苯和其它有机物种的含量。本发明实施例1所制得催化剂完全催化燃烧消除苯(苯100％转化)的温度为260℃，220℃时苯的转化率达到50％，当温度在200℃～260℃的范围内，苯转化率直线升高直至达到100％，在苯的催化燃烧消除反应中，苯完全转化成CO2和H2O；反应温度为175℃时甲苯的转化率达到50％，210℃时，甲苯的转化率达到100％，反应产物仅有CO2和H2O。
实施例2
(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
在三口烧瓶中加入70mL浓度为0.7mol/L的硝酸铈Ce(NO3)3.6H2O和等体积的浓度为0.7mol/L的硝酸锰Mn(NO3)2.6H2O的金属盐溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[Mn(NO3)2]＝0.5：0.5，混合均匀，搅拌40min，然后在混合液加入到70mL浓度为1.7mol/L的柠檬酸溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[柠檬酸]＝1：2，得混合溶液。然后再将70mL浓度为30mg/L的腺嘌呤核苷三磷酸ATP溶液和70mL浓度为30mg/L的聚乙二醇PEG溶液同时加入以上混合溶液中，其中Ce(NO3)2：ATP：PEG＝1mol：3mg：3mg，搅拌均匀后，得白色浆液，80℃回流20h、将浆液放入高压反应釜，在130℃下水热晶化7h，晶化后浆液经抽滤、洗涤至中性，放入80℃烘箱干燥，在烘箱400℃中焙烧2h，然后在纯氧气中350℃焙烧3h，得到CeMnO。然后将其7g加入蒸馏水中形成0.09g/mL的悬浮液，再加入CMK-3(Tae-Wan Kim,In-Soo Park,and Ryong Ryoo,Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,4375–4379)，并以7W/cm2的强度超声1h，再持续搅拌3h。在80℃旋转蒸发将溶剂蒸发，得到CeMnO/CMK-3复合物。将其加入到30mL乙醇中，形成悬浮液，然后向混合溶液中加入30mL浓度为0.004mol/L溴化十六烷基三甲基铵水溶液，并以7W/cm2的强度超声1h，再持续搅拌2h待用。
将乙酰丙酮镨Pr(acac)3·2H2O、乙酰丙酮钕Nd(acac)3·2H2O和乙酰丙酮钯Pd(acac)2·2H2O粉末混合，溶于70mL乙醇中配成溶液，所有离子总摩尔浓度为n[Pr3++Nd3++Pd2+]＝0.07mol/L，其中n[Pr(acac)3]：n[Nd(acac)3]：n[Pd(acac)3]＝1：1：30。将以上溶液加入到悬浮液中，并以7W/cm2的强度超声1h，再持续搅拌3h。在60℃搅拌，将溶剂蒸发，得到固体颗粒，用去离子水冲洗至中性，120℃干燥11h，而后研磨成粉末，得到黑色前驱体。把得到的产物在纯氧气中800℃烧炭7h，随后在500℃的5％H2/Ar气氛下还原，最终得到Pd-Pr-Nd/CeMnO-II。
(2)催化剂活性评价。苯系物浓度为700ppm，气流空速为60,000h-1。气相色谱TCD检测反应尾气CO2和CO，FID检测苯和其它有机物种的含量。本发明实施例2所制得催化剂完全催化燃烧消除苯(苯100％转化)的温度为260℃，230℃时苯的转化率达到50％，当温度在200℃～260℃的范围内，苯转化率直线升高直至达到100％，在苯的催化燃烧消除反应中，苯完全转化成CO2和H2O；反应温度为190℃时甲苯的转化率达到50％，235℃时，甲苯的转化率达到100％，反应产物仅有CO2和H2O。
实施例3
(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
在三口烧瓶中加入90mL浓度为0.9mol/L的硝酸铈Ce(NO3)3.6H2O和等体积的浓度为0.9mol/L的硝酸锰Mn(NO3)2.6H2O的金属盐溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[Mn(NO3)2]＝0.9：0.2，混合均匀，搅拌50min，然后在混合液加入到90mL浓度为1.8mol/L的柠檬酸溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[柠檬酸]＝1：2，得混合溶液。然后再将90mL浓度为40mg/L的腺嘌呤核苷三磷酸ATP溶液和90mL浓度为40mg/L的聚乙二醇PEG溶液同时加入以上混合溶液中，其中Ce(NO3)2：ATP：PEG＝1mol：4mg：4mg，搅拌均匀后，得白色浆液，90℃回流26h、将浆液放入高压反应釜，在140℃下水热晶化9h，晶化后浆液经抽滤、洗涤至中性，放入90℃烘箱干燥，在烘箱500℃中焙烧3h，然后在纯氧气中500℃焙烧5h，得到CeMnO。然后将其9g加入蒸馏水中形成0.17g/mL的悬浮液，再加入CMK-3(Tae-Wan Kim,In-Soo Park,and Ryong Ryoo,Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,4375–4379)，并以9W/cm2的强度超声2h，再持续搅拌5h。在90℃旋转蒸发将溶剂蒸发，得到CeMnO/CMK-3复合物。将其加入到40mL乙醇中，形成悬浮液，然后向混合溶液中加入40mL浓度为0.004mol/L溴化十六烷基三甲基铵水溶液，并以9W/cm2的强度超声2h，再持续搅拌5h待用。
将乙酰丙酮镨Pr(acac)3·2H2O、乙酰丙酮钕Nd(acac)3·2H2O和乙酰丙酮钯Pd(acac)2·2H2O粉末混合，溶于90mL乙醇中配成溶液，所有离子总摩尔浓度为n[Pr3++Nd3++Pd2+]＝0.09mol/L，其中n[Pr(acac)3]：n[Nd(acac)3]：n[Pd(acac)3]＝1：1：40。将以上溶液加入到悬浮液中，并以9W/cm2的强度超声2h，再持续搅拌5h。在60℃搅拌，将溶剂蒸发，得到固体颗粒，用去离子水冲洗至中性，130℃干燥11h，而后研磨成粉末，得到黑色前驱体。把得到的产物在纯氧气中900℃烧炭9h，随后在650℃的5％H2/Ar气氛下还原，最终得到Pd-Pr-Nd/CeMnO-III。
(2)催化剂活性评价。苯系物浓度为900ppm，气流空速为100,000h-1。气相色谱TCD检测反应尾气CO2和CO，FID检测苯和其它有机物种的含量。本发明实施例3所制得催化剂完全催化燃烧消除苯(苯100％转化)的温度为270℃，240℃时苯的转化率达到50％，当温度在220℃～270℃的范围内，苯转化率直线升高直至达到100％，在苯的催化燃烧消除反应中，苯完全转化成CO2和H2O；反应温度为200℃时甲苯的转化率达到50％，235℃时，甲苯的转化率达到100％，反应产物仅有CO2和H2O。
实施例4
(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
在三口烧瓶中加入100mL浓度为1.0mol/L的硝酸铈Ce(NO3)3.6H2O和等体积的浓度为1.0mol/L的硝酸锰Mn(NO3)2.6H2O的金属盐溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[Mn(NO3)2]＝1.0：0.1，混合均匀，搅拌60min，然后在混合液加入到100mL浓度为2.0mol/L的柠檬酸溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[柠檬酸]＝1：2，得混合溶液。然后再将100mL浓度为50mg/L的腺嘌呤核苷三磷酸ATP溶液和100mL浓度为50mg/L的聚乙二醇PEG溶液同时加入以上混合溶液中，其中Ce(NO3)2：ATP：PEG＝1mol：5mg：5mg，搅拌均匀后，得白色浆液，90℃回流26h、将浆液放入高压反应釜，在150℃下水热晶化10h，晶化后浆液经抽滤、洗涤至中性，放入90℃烘箱干燥，在烘箱500℃中焙烧3h，然后在纯氧气中500℃焙烧5h，得到CeMnO。然后将其10g加入蒸馏水中形成0.2g/mL的悬浮液，再加入CMK-3(Tae-Wan Kim,In-Soo Park,and Ryong Ryoo,Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,4375–4379)，并以10W/cm2的强度超声2h，再持续搅拌6h。在90℃旋转蒸发将溶剂蒸发，得到CeMnO/CMK-3复合物。将其加入到50mL乙醇中，形成悬浮液，然后向混合溶液中加入50mL浓度为0.005mol/L溴化十六烷基三甲基铵水溶液，并以10W/cm2的强度超声2h，再持续搅拌6h待用。
将乙酰丙酮镨Pr(acac)3·2H2O、乙酰丙酮钕Nd(acac)3·2H2O和乙酰丙酮钯Pd(acac)2·2H2O粉末混合，溶于100mL乙醇中配成溶液，所有离子总摩尔浓度为n[Pr3++Nd3++Pd2+]＝0.10mol/L，其中n[Pr(acac)3]：n[Nd(acac)3]：n[Pd(acac)3]＝1：1：50。将以上溶液加入到悬浮液中，并以10W/cm2的强度超声2h，再持续搅拌6h。在70℃搅拌，将溶剂蒸发，得到固体颗粒，用去离子水冲洗至中性，140℃干燥12h，而后研磨成粉末，得到黑色前驱体。把得到的产物在纯氧气中900℃烧炭10h，随后在700℃的5％H2/Ar气氛下还原，最终得到Pd-Pr-Nd/CeMnO-IV。
(2)催化剂活性评价。苯系物浓度为1000ppm，气流空速为100,000h-1。气相色谱TCD检测反应尾气CO2和CO，FID检测苯和其它有机物种的含量。本发明实施例4所制得催化剂完全催化燃烧消除苯(苯100％转化)的温度为230℃，205℃时苯的转化率达到50％，当温度在190℃～230℃的范围内，苯转化率直线升高直至达到100％，在苯的催化燃烧消除反应中，苯完全转化成CO2和H2O；反应温度为160℃时甲苯的转化率达到50％，200℃时，甲苯的转化率达到100％，反应产物仅有CO2和H2O。

Claims (3)

1.一种镨钕钯掺杂铈锰复合物催化剂的制备方法，其特征在于：
在三口烧瓶中加入50-100mL浓度为0.5-1.0mol/L的硝酸铈Ce(NO3)3.6H2O和等体积的浓度为0.5-1.0mol/L的硝酸锰Mn(NO3)2.6H2O的金属盐溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[Mn(NO3)2]＝(0.1～1.0)：(1.0～0.1)，混合均匀，搅拌30-60min，然后在混合液加入到50-100mL浓度为1.0-2.0mol/L的柠檬酸溶液，其中n[Ce(NO3)2]：n[柠檬酸]＝1：2，得混合溶液；然后再将50-100mL浓度为20-50mg/L的腺嘌呤核苷三磷酸ATP溶液和50-100mL浓度为20-50mg/L的聚乙二醇PEG溶液同时加入以上混合溶液中，其中Ce(NO3)2：ATP：PEG＝1mol：(1-5)mg：(1-5)mg，搅拌均匀后，得白色浆液，80～90℃回流20～26h、将浆液放入高压反应釜，在120-150℃下水热晶化5～10h，晶化后浆液经抽滤、洗涤至中性，放入70-90℃烘箱干燥，在烘箱300℃～500℃中焙烧2～3h，然后在纯氧气中300℃～500℃焙烧2～5h，得到CeMnO；然后将其5-10g加入蒸馏水中形成0.05-0.2g/mL的悬浮液，再加入CMK-3，并以5-10W/cm2的强度超声1～2h，再持续搅拌2～6h；在80～90℃旋转蒸发将溶剂蒸发，得到CeMnO/CMK-3复合物；将其加入到20-50mL乙醇中，形成悬浮液，然后向混合溶液中加入20-50mL浓度为0.003-0.005mol/L溴化十六烷基三甲基铵水溶液，并以5-10W/cm2的强度超声1～2h，再持续搅拌2～6h待用；
将乙酰丙酮镨Pr(acac)3·2H2O、乙酰丙酮钕Nd(acac)3·2H2O和乙酰丙酮钯Pd(acac)2·2H2O粉末混合，溶于50-100mL乙醇中配成溶液，所有离子总摩尔浓度为n[Pr3++Nd3 ++Pd2+]＝0.05-0.10mol/L，其中n[Pr(acac)3]：n[Nd(acac)3]：n[Pd(acac)3]＝1：1：(20-50)；将以上溶液加入到悬浮液中，并以5-10W/cm2的强度超声1～2h，再持续搅拌2～6h；在50-70℃搅拌，将溶剂蒸发，得到固体颗粒，用去离子水冲洗至中性，100℃～140℃干燥10～12h，而后研磨成粉末，得到黑色前驱体；把得到的产物在纯氧气中800～900℃烧炭5～10h，随后在500-700℃的5％H2/Ar气氛下还原，最终得到Pd-Pr-Nd/CeMnO。
2.根据权利要求1所述制备方法制备的催化剂在消除苯系物中的应用，其特征在于：将上述催化剂放在连续流动固定床装置中通入苯或甲苯与空气混合气进行反应；反应压力为常压～2MPa，反应空速为60,000h-1～100,000h-1，空气与苯或空气与甲苯混合气中，苯或甲苯的浓度为500ppm～1000ppm，反应温度25～300℃。
3.根据权利要求2所述应用，其特征在于：上述反应混合气中空气为配置的标准气，其N2：O2体积比为79：21。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU6182199A (en) * 1998-09-21 2000-04-10 University Of Queensland, The Catalysts and process for reforming of hydrocarbons
JP2006231280A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ソリッド型燃焼用酸化触媒
CN105597775A (zh) * 2015-11-02 2016-05-25 浙江工商大学 一种石墨烯/Cu-Mn-Ce复合催化剂以及制备方法和应用
CN106268856A (zh) * 2015-05-22 2017-01-04 中国科学院大连化学物理研究所 合成气一步法制乙醇用的铑基催化剂及其制备方法和应用
CN107511147A (zh) * 2017-07-12 2017-12-26 华东理工大学 一种高稳定性催化氧化催化剂及制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU6182199A (en) * 1998-09-21 2000-04-10 University Of Queensland, The Catalysts and process for reforming of hydrocarbons
JP2006231280A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ソリッド型燃焼用酸化触媒
CN106268856A (zh) * 2015-05-22 2017-01-04 中国科学院大连化学物理研究所 合成气一步法制乙醇用的铑基催化剂及其制备方法和应用
CN105597775A (zh) * 2015-11-02 2016-05-25 浙江工商大学 一种石墨烯/Cu-Mn-Ce复合催化剂以及制备方法和应用
CN107511147A (zh) * 2017-07-12 2017-12-26 华东理工大学 一种高稳定性催化氧化催化剂及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
侯红霞等: "CexMn10-xO20-δ固溶体氧化物的甲烷催化燃烧性能研究", 《精细石油化工进展》 *

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