CN111558378A - Cu-Mn-CeO2催化降解甲苯 - Google Patents

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Abstract

本发明属于降解VOC领域，是一种复合金属氧化物用于催化降解甲苯。本发明采用机械混合法制备了CeO2‑Cu1.5Mn1.5O4，并对其进行气态甲苯氧化测试，以研究CeO2,CeO2‑Cu1.5Mn1.5O4,Cu1.5Mn1.5O4对催化降解甲苯活性的影响。其中CeO2‑Cu1.5Mn1.5O4是一种很有前景的催化剂。

Description

Cu-Mn-CeO2催化降解甲苯
技术领域
本发明属于催化降解挥发性有机化合物领域，尤其是一种复合金属氧化物催化剂降解甲苯。
背景技术
挥发性有机物具有相对强的活性，是一种性质比较活泼的气体，导致它们在大气中既可以以一次挥发物的气态存在，又可以在紫外线照射下，在PM1颗粒物中发生无穷无尽的变化，再次生成为固态、液态或二者并存的二次颗粒物，且参与反应的这些化合物寿命还相对较长，可以随着风吹雨淋等天气变化，或者飘移扩散，或者进入水体和土壤，污染环境。挥发性有机物主要来源于化工和石油化工、制药、包装印刷、造纸、涂料装饰、表面防腐、交通运输、电镀、纺织等行业排放的废气，包括各种烃类、卤代烃类、醇类、酮类、醛类、醚类、酸类和胺类等。这些污染物的排放不仅造成了资源的极大浪费而且严重地污染了环境。在室内装饰过程中，挥发性有机物主要来自油漆、涂料和胶黏剂不幸的是，在这些合成材料的应用和后期阶段，甲苯不可避免地释放到大气中，人长时间暴露在这种环境中会引起严重的神经毒性，血液学，细胞遗传学和致癌作用。因此，去除挥发性有机化合物如甲苯对环境和人类健康保护至关重要。
发明内容
本发明针对现有技术中存在催化剂载体价格昂贵，反应温度高，催化剂降解VOC性能差，提供一种Cu1.5Mn1.5O4-CeO2催化降解甲苯催化剂及其制备方法。本发明制备的催化剂制备工艺简单，低温活性较好，同时具备优异的脱VOCS性能。此外本发明所使用的催化剂活性好，价格低廉，在我国具有丰富的储存量，可以大规模用作催化剂的廉价载体。
进一步，所述催化剂中的Cu1.5Mn1.5O4和CeO2的质量比为1：1。
上述的Cu1.5Mn1.5O4-CeO2催化剂制备方法，步骤如下：
（1）精确称量0.7gCeO2和0.7gCu1.5Mn1.5O4,将其各自研磨充分，并溶解于15ml无水乙醇和15ml蒸馏水中，超声搅拌30分钟。
（2）将所得混合物置于80℃水浴中以烘干，然后将其转移至马弗炉中并在300℃下煅烧2小时以获得Cu1.5Mn1.5O4-CeO2。
（3）将步骤2所得Cu1.5Mn1.5O4-CeO2研磨过筛40～60目备用。
本发明的有益效果为：
（1）在催化降解甲苯中，晶格氧是最重要的活性物质，CeO2是重要的储氧催化剂。
（2）Cu-Mn氧化物廉价易得，通过简单的机械混合，可以增强催化剂的低温氧化还原性能，是一种很有前景的催化剂。
附图说明
图1为Cu1.5Mn1.5O4-CeO2催化剂的XRD图。
图2为降解VOC性能评价试验数据图。
图2表明CeO2催化剂具有较低的活性温度，较好的降解VOC性能，尤其是Cu1.5Mn1.5O4-CeO2具有优异的降解VOC性能。
具体实施方式
下面结合实施例和比较例，具体说明Cu1.5Mn1.5O4-CeO2催化剂及其制备方法。
实施例1
1、精确称量0.7gCeO2和0.7gCu1.5Mn1.5O4,将其各自研磨充分，并溶解于15ml无水乙醇和15ml蒸馏水中，超声搅拌30分钟。
2、将所得混合物置于80℃水浴中以烘干，然后将其转移至马弗炉中并在300℃下煅烧2小时以获得Cu1.5Mn1.5O4-CeO2。
3、将步骤2所得Cu1.5Mn1.5O4-CeO2研磨过筛40～60目备用。
比较例1
在比较例1中，具体操作步骤如下：
1、将2.0g 硝酸铈溶解在2ml去离子水中，然后，在搅拌下加入2ml丙酮和60ml乙二醇以形成均匀溶液，
2、将混合溶液密封并在180度下加热200分钟，待高压釜自然冷却后，抽滤，用去离子水和无水乙醇洗涤沉淀数次，然后在60度下干燥得产物。
3、将步骤2所得CeO2研磨过筛40-60目备用。
比较例2
比较例2中，具体操作步如下：
1、称取0.005mol 硝酸铜和0.005mol 乙酸锰搅拌溶解于去离子水中，加入0.005mol聚乙二醇和0.015mol柠檬酸。
2、在磁力搅拌均匀后，加入氨水调节PH为7左右，在70度恒温下烘至干凝胶。再在马弗炉中600度两个小时，即得产物。
3、将步骤2所得Cu1.5Mn1.5O4研磨过筛40-60目备用。
图1显示了制备的CeO2，Cu1.5Mn1.5O4-CeO2, Cu1.5Mn1.5O4的XRD图。使用标准的卡（JCPDS PDF＃70-0260），Cu1.5Mn1.5O4在2θ= 18.45°, 30.45°, 35.90°, 37.57°, 40.73°,54.20°,57.80°和 63.40°为共有八个衍射峰，分别归因于（111），（220），（311），（222），（400），（422），(511)，(440)晶面。
通过比较使用标准的CeO2卡（JCPDS PDF＃34-0394），很明显样品都具有典型的结晶萤石结构，空间群Fm-3m。从图1中，所有样品都具有衍射峰值2θ在28°，33°，47°，56°，59°，69°，77°和79°，这可能是归因于（111），（200），（220），（311），（222），（400），（331）和（420）晶面。
Cu1.5Mn1.5O4-CeO2的XRD图可以看到可以CeO2和Cu1.5Mn1.5O4通过机械混合法很好的混合在了一起
Cu1.5Mn1.5O4-CeO2催化剂降解VOC催化性能测试
本发明在光热催化两用固定床（湖南华思）上进行。使用内径为1.5mL的玻璃石英管作为催化剂反应器，并在玻璃管内衬石英砂基材。活性试验中，将约1mL催化剂置于湖南华思仪器有限公司的固定床石英管反应器，使用高精度质量流量计精确控制入口气体流量。以N2为载气，气体组成为：甲苯为1000ppm，O2为20vol％，气体空速为18000h -1。试验前将灯连续通风30分钟，使催化剂吸附饱和，从而消除VOC吸附引起的浓度降低。在测试期间，使用光电离子气体传感器获得准确的入口VOC浓度，记录为[VOC]进。然后，逐渐升高温度并检测出口处的VOC浓度，记录为[VOC]出。以20℃的间隔记录出口处的甲苯浓度，使用红外传感器检测出口的CO2浓度。

Claims (6)

1.Cu1.5Mn1.5O4-CeO2催化剂及其制备方法，其特征在于；通过机械混合法制备，具有良好的低温氧化作用，是一种很有前景的催化剂。
2.根据权利要求1所述的Cu1.5Mn1.5O4-CeO2催化剂，其特征在于：将CeO2与Cu1.5Mn1.5O4机械混合，形成复合金属氧化物结构。
3.根据权利要求1或2所述的Cu1.5Mn1.5O4-CeO2催化剂，其特征在于：Cu1.5Mn1.5O4和CeO2的摩尔比为1：1。
4.根据权利要求1~3任一项所述Cu1.5Mn1.5O4-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于：步骤如下：
精确称量0.7gCeO2和0.7gCu1.5Mn1.5O4,将其各自研磨充分，并溶解于15ml无水乙醇和15ml蒸馏水中，超声搅拌30分钟。
5.将所得混合物置于80℃水浴中以烘干，然后将其转移至马弗炉中并在300℃下煅烧2小时以获得Cu1.5Mn1.5O4-CeO2。
6.根据权利要求4所述的Cu1.5Mn1.5O4-CeO2催化剂的制备方法，其特征在于：分别制备Cu1.5Mn1.5O4和CeO2，并进行机械混合。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113856697A (zh) * 2021-10-18 2021-12-31 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于VOCs催化氧化的催化剂及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1462648A (zh) * 2002-05-29 2003-12-24 北京化工大学 一种治理工业苯废气的催化燃烧催化剂及其制备方法
CN108607544A (zh) * 2018-05-03 2018-10-02 青岛大学 一种挥发性有机物低温催化氧化催化剂及其制备和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1462648A (zh) * 2002-05-29 2003-12-24 北京化工大学 一种治理工业苯废气的催化燃烧催化剂及其制备方法
CN108607544A (zh) * 2018-05-03 2018-10-02 青岛大学 一种挥发性有机物低温催化氧化催化剂及其制备和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李锦卫等: "负载型CuMnOx/TiO2催化剂催化燃烧甲苯", 《工业催化》 *
黄海凤等: "CuMn复合氧化物及稀土助剂对VOCs催化燃烧性能的研究", 《浙江工业大学学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113856697A (zh) * 2021-10-18 2021-12-31 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于VOCs催化氧化的催化剂及其制备方法
CN113856697B (zh) * 2021-10-18 2024-04-30 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于VOCs催化氧化的催化剂及其制备方法

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