本发明专利技术属于催化材料和有机物污染处理技术领域，具体为一种分子筛负载锰氧化物催化剂、制备方法及其应用。本发明专利技术采用溶液浸渍法制备分子筛负载锰氧化物催化剂，首先，将分子筛于无水乙醇中超声分散和溶解，然后加入适量的硝酸锰溶液，超声作用下使其均匀混合，接着置于磁力搅拌机上进行溶液浸渍，最后离心机离心，取下层分子筛沉淀烘干，马弗炉350-750℃温度下煅烧制得分子筛负载锰氧化物催化剂。本发明专利技术中催化剂对溶液中丙酮具有较好的催化活性。本发明专利技术的有益效果在于：其原料廉价、易得；制备工艺简单，得到的催化剂催化活性更高，是一类可循环利用的绿色催化剂，具有广泛的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于催化材料和有机物污染处理
技术介绍
随着工业生产的规模化发展，有机污染在环境污染物中所占比重逐渐提升，常见的有丙酮、甲醛等。这些污染物是重要的有机合成原料，但易挥发，会对人体健康造成危害，过量排放也会造成大气污染，如何有效处理这些有机污染物越来越引起人们的重视。针对常见有机物的无害化处理，众多研宄者进行了较系统研宄，取得了一定成效，但仍面临催化效率低，成本较高等问题。许多研宄表明，对某些有机物的深度氧化，例如甲醛和丙酮等，过渡金属氧化物有更高的活性。其中氧化锰是典型的氧化还原型氧化催化剂，应用广泛。MnOx (2>X>1.5)是高活性的催化剂。由于金属-载体之间的相互作用不同，不同载体或不同过渡金属氧化物其氧化还原性有较大的差别。分子筛是由硅、铝、氧及其它一些金属阳离子构成的具有一般分子大小微孔的晶体物质，其内含有不同规则的孔道，具有较高的比表面积，单位体积能够负载更多的活性基团，具有良好的离子交换、催化和吸附性能且本身是硅铝骨架结构，化学性质稳定，不会对实验造成干扰，因此可作为一种新型绿色的催化剂载体。在专利和其他文献中，研宄者对丙酮的催化处理研宄主要集中于气相中的丙酮，王得泰等采用活性碳纤维负载纳米二氧化钛对气相中丙酮进行光催化降解，考察了不同负载量对丙酮的降解效果，在最佳负载量下丙酮的去除率接近100%。Wang等做了 T12、石墨烯复合材料光解空气中丙酮的研宄，表明利用石墨烯的掺杂可大大提高丙酮的分解率。尽管对气相中丙酮的研宄取得了较理想结果，但对液态中丙酮的催化处理研宄很少，如何得到更佳的去除效果及催化剂选择都还有很大研宄空间。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供。本专利技术催化剂制备方法简单，由分子筛作为催化剂载体进行锰负载获得，一方面分子筛本身含有β活性位，具有一定的催化活性，另一方面其具有良好的稳定性和高比表面积可以负载更多的活性组分，因此可与负载催化剂产生协同作用，得到高催化性能的分子筛催化剂，提高对液相中丙酮处理的效率，有效的降低处理成本。本专利技术采用分子筛作为催化剂载体，选用对丙酮具有高催化活性的锰作为催化剂，通过溶液浸渍法对分子筛进行负载，考察了不同溶液配比、煅烧温度、煅烧时间等对液相中催化剂活性的影响。本专利技术催化剂对液相丙酮有较高的去除率，这可能是由于分子筛具有更高的负载量，或者是负载锰与分子筛上β活性位发生协同作用，提高了催化效率。本专利技术技术方案是这样实现的: 一种分子筛负载锰氧化物催化剂的制备方法，包括如下步骤: (1)将0.05~3g分子筛分散于15?25ml无水乙醇中，经超声振荡，使分子筛充分溶解，得到分子筛溶液； (2)在分子筛溶液中加入0.5~7g质量分数为50%的锰盐溶液，超声使其均匀混合，再置于磁力搅拌机上进行溶液浸渍，浸渍时间为5~6h ; (3)将浸渍后溶液离心分离，取下层分子筛沉淀于55?65°C温度下烘干，并于马弗炉350-750°C温度下煅烧，得到分子筛负载锰氧化物的催化剂。本专利技术中，所述的分子筛为ZSM-5型分子筛，其粒径在1~14 μ m，且分布均一。本专利技术中，所述ZSM-5型分子筛的硅铝比为100?300左右。本专利技术中，所述锰盐溶液的质量分数为50%。本专利技术中，所述的锰盐为硝酸锰。本专利技术还提供上述制备方法制备得到的分子筛负载锰氧化物催化剂。进一步的，本专利技术还提供上述分子筛负载锰氧化物催化剂于液相体系中去除有机污染物的应用。优选的，所述有机污染物为丙酮。应用方法如下:在通冷凝水的三口烧瓶中进行催化剂活性评价。烧瓶中加入0.2?Ig分子筛负载锰氧化物催化剂及质量分数为5%?10%的丙酮水溶液50ml，在48?52°C温度下通入足量的氧气，电磁搅拌进行催化反应6至24小时。反应后冷却溶液至室温，高速离心分离，用UV-9100紫外分光光度计分析丙酮的浓度。优选的，烧瓶中加入0.3g分子筛负载锰氧化物催化剂及质量分数为5%的丙酮水溶液50ml，在50°C温度下通入足量的氧气，电磁搅拌进行催化反应6至24小时。本专利技术的有益效果在于: (1)本专利技术的分子筛负载锰催化剂可用于混合溶液中丙酮污染物的去除，去除工艺简单方便，效率高；催化剂稳定性高，可以回收再用； (2)本专利技术制备方法采用原料廉价，来源广泛；制备工艺绿色环保，工艺简单，易操作。【附图说明】图1为不同煅烧温度对锰负载ZSM-5催化剂催化效果的影响。图2为不同硝酸锰添加量对锰负载ZSM-5催化剂催化效果的影响。图3为不同催化时间对分子筛负载锰氧化物催化剂催化效果的影响。图4为实施例1中450°C煅烧温度下得到的锰负载后ZSM-5催化剂的微观形貌图。【具体实施方式】以下结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。但本实施例不能用于限制本专利技术，凡采用本专利技术的相似方法及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围。实施例1 (1)选取硅铝比为300、粒径为10μ m左右ZSM-5型分子筛lg，加入20ml无水乙醇，超声至分子筛无明显沉淀，使分子筛充分分散和溶解； (2)加入Ig质量分数为50%硝酸锰溶液，超声使其均匀混合，置于磁力搅拌机上进行溶液浸渍6小时； (3)浸渍完成后取出在离心机离心，取下层分子筛沉淀60°C烘干，在马弗炉450°C下煅烧6小时，制得ZSM-5负载锰氧化物的催化剂。其中实施例1中450°C煅烧温度下得到的锰负载后ZSM-5催化剂的微观形貌图如图4所示。将上述ZSM-5负载锰氧化物的催化剂进行催化活性评价，方法具体如下:在烧瓶中加入0.3gZSM-5负载锰氧化物的分子筛及质量分数为5%的丙酮水溶液50ml，在50°C下通入足量的氧气，电磁搅拌进行催化反应6小时；反应后冷却溶液至室温，高速离心分离，用UV-9100紫外分光光度计分析丙酮的浓度。结果显示，在450°C煅烧得到的ZSM-5负载锰氧化物的催化剂对丙酮的去除率为40%，如图1所示。其中实施例1中450°C煅烧温度下得到的锰负载后ZSM-5催化剂的微观形貌图如图4所示。实施例2 (1)选取硅铝比为100、粒径为10μ m左右ZSM-5型分子筛lg，加入20ml无水乙醇，超声至分子筛无明显沉淀，使分子筛充分分散和溶解； (2)加入Ig质量分数为50%硝酸锰溶液，超声使其均匀混合，置于磁力搅拌机上进行溶液浸渍6小时； (3)浸渍完成后取出在离心机离心，取下层分子筛沉淀60°C烘干，在马弗炉450°C下煅烧6小时，制得ZSM-5负载锰氧化物的催化剂。将上述ZSM-5负载锰氧化物的催化剂按照实施例1中所述方法进行催化活性评价，得到丙酮去除率为47%，结果如图所示。当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分子筛负载锰氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将0.05～3g分子筛分散于15～25ml无水乙醇中，经超声振荡，使分子筛充分溶解，得到分子筛溶液；（2）在分子筛溶液中加入0.5~7g质量分数为45～55%的锰盐溶液，超声使其均匀混合，再置于磁力搅拌机上进行溶液浸渍，浸渍时间为5~6h；（3）将浸渍后溶液离心分离，取下层分子筛沉淀于55～65℃温度下烘干，并于马弗炉350‑750℃温度下煅烧，得到分子筛负载锰氧化物的催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐海萍，仇厚田，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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