氧化还原-水解偶联反应制备双金属氧化物用于VOCs低温催化燃烧制造技术

本专利是关于一种Mn‑X（X=Fe、Co、Al等）双金属金属氧化物催化剂的合成新方法及其在挥发性有机物（VOCs）低温催化燃烧领域的应用。该方法的实施步骤包括了：将KMnO4和金属强酸盐（如Fe(NO3)3·9H2O、Co(NO3)2等）溶解于一定体积的去离子水中形成溶液1；将3倍理论当量的H2O2用去离子水稀释形成溶液2；在室温条件下，将溶液2逐滴加入到溶液1中，反应过程中伴有大量气体的生成；将生成的沉淀过夜老化后进行过滤、洗涤、烘干和高温焙烧后即可以得到所需的Mn‑X双金属催化剂。该方法具有简单、快速的特点，可避免传统共沉淀法所面临的沉淀不完全、双金属混合不均匀等问题；并且所合成的金属氧化物具有比表面积大、纳米颗粒尺寸小等优点，有利于VOCs催化燃烧反应在其表面的进行。在甲苯低温催化燃烧反应中，所合成的Mn‑X双金属催化剂取得了理想的催化效果。

Preparation of bimetallic oxide by redox hydrolysis coupling reaction for low temperature catalytic combustion of VOCs

This patent is a new method for the synthesis of Mn X (X=Fe, Co, Al, etc.) bimetal oxide catalysts and their applications in the field of low temperature catalytic combustion of volatile organic compounds (VOCs). The implementation steps of this method include: dissolving KMnO4 and metal strong acid salts (such as Fe (NO3) 3. 9H2O, Co (NO3) 2, etc.) dissolved in a certain volume deionized water to form a solution 1, and diluting the 3 times theoretical equivalent H2O2 with deionized water to form a solution 2; at room temperature, the solution 2 is added to the solution 1 by drop by drop, accompanied by the reaction process. A large amount of gas is generated, and the required Mn X bimetallic catalyst can be obtained after filtration, washing, drying and high temperature roasting after the precipitation over the night. The method has the characteristics of simple and rapid, which can avoid the problems of incomplete precipitation and inhomogeneous bimetal mixing in the traditional coprecipitation method, and the synthesized metal oxide has the advantages of large specific surface area and small size of nano particles, which is beneficial to the reaction of VOCs catalytic combustion on its surface. In the low temperature catalytic combustion of toluene, the synthesized Mn - X bimetallic catalyst has achieved the ideal catalytic effect.

【技术实现步骤摘要】
氧化还原-水解偶联反应制备双金属氧化物用于VOCs低温催化燃烧
本专利技术涉及一种适用于VOCs低温催化燃烧的Mn-X双金属氧化物的合成新方法，属于化学催化剂及其制备

技术介绍
随着经济的发展和人们生活水平的日益提高，环境污染问题越来越受到人们的关注。工业“三废”是重要的环境污染源，其中废气具有弥散性强、污染范围广、难以回收集中处理等特点，是工业污染防治的重点。挥发性有机物（VOCs）在废气污染中占有相当大的比重，主要来源于石油化工、印刷、涂装等行业，其种类多样包括了脂肪烃、芳香烃、卤代烃、醇、酯、醛类等。VOCs分子可与空气中氮氧化物（NOx）形成光化学烟雾、O3等有害物质对环境造成直接的破坏，部分VOCs分子对人体还具有致畸、致癌、致突变的“三致”效应，因此有必要从污染源头上控制VOCs的排放。目前，VOCs的净化手段主要有吸附法、直接燃烧法、低温等离子法、催化燃烧法等。其中，催化燃烧法是一种借助催化剂的作用，使VOCs分子在较低的起燃温度下发生无焰燃烧的净化手段；在反应过程中VOCs完全氧化生成无毒无害的H2O和CO2。催化燃烧相较于其他VOCs消除手段，具有反应温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
氧化还原‑水解偶联反应制备用于VOCs低温催化燃烧的Mn‑X双金属氧化物催化剂，特征在于其根据还原电位的差异（1）‑（3）提出H2O2快速还原KMnO4制MnOx的化学反应（4），依据反应（5）金属盐离子（X

【技术特征摘要】
1.氧化还原-水解偶联反应制备用于VOCs低温催化燃烧的Mn-X双金属氧化物催化剂，特征在于其根据还原电位的差异（1）-（3）提出H2O2快速还原KMnO4制MnOx的化学反应（4），依据反应（5）金属盐离子（X+n）水解生成的H+可促进反应（4）的进行，从而使KMnO4的还原和第二金属阳离子的水解反应发生偶联，生成Mn-X双金属氧化物：（1）O2+2H++2e=H2O2,Eq=0.695V；（2）MnO4-+4H++3e=MnO2+2H2O,Eq=1.697V；（3）MnO2+4H++2e=Mn2++2H2O,Eq=1.507V；（4）2MnO4-+3H2O2+2H+=2MnO2¯+3O2+H2O；（5）Xn++H2O=X(OH)n+nH+。2.氧化还原-水解偶联反应制备用于VOCs低温催化燃烧的Mn-X双金属氧化物催化剂，特征在于其合成步骤，包括：（1）将KMnO4和一定量的金属强酸盐（Xn+）溶解于一定体积的去离子水中，形成深紫色的水溶液1，其中KMnO4的浓度约为0.02g/mL，所加金属强酸盐水解反应转化出H+的浓度为0.125-0.375mol/L，当调节Mn/X金属比例的时，根据H+的消耗需要补充适量的酸;（2）将3倍理论当量分...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宏鹏，陈金，许珍，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35