本发明专利技术属于可挥发性有机污染物降解领域，尤其是一种用于降解可挥发性有机污染物的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂(简称LaMnO3/ATP)。本发明专利技术针对现有可挥发性有机污染物催化氧化催化剂活性组分用量大，反应活性温度宽，催化剂吸附效果差和造价高昂的缺点，提供一种用于降解可挥发性有机污染物的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂及其制备方法，本发明专利技术以具有优良吸附性能，比表面积大而且原料来源广，成本低廉的粘土为载体，负载具有光热协同效应的钙钛矿相LaMnO3，制备了具有优秀低温催化氧化活性的LaMnO3复合催化剂，能够有效降低催化剂活性组分使用量，是一种造价低廉，反应率高，反应活性温度低的催化剂。
A Catalyst Supported on Attapulgite for VOCs Degradation
【技术实现步骤摘要】
一种用于降解VOCs的凹凸棒石负载LaMnO3的催化剂
本专利技术属于可挥发性有机污染物降解领域，尤其是一种用于降解可挥发性有机污染物的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂。
技术介绍
可挥发性有机污染物(VOCs)是常见的化工行业大气污染物，主要来自于有机产品的生产或加工过程，例如汽油产品的生产过程，塑料、橡胶工业的生产和加工过程等环节所排放的含挥发性有机化合物废气，以及石化下游挥发性化工产品的吸收塔尾气或工艺废气。在开发的技术中，热催化由于其更经济的可行性和有效的VOC消减效果而被广泛应用。该技术中，催化剂在高污染物消除效率方面起着非常重要的作用，催化剂类型一般包括贵金属和金属氧化物两类。与贵金属相比，金属氧化物被认为是更有前景的催化剂，因为它具有成本低，活性相对较高的优点。最近，已发现具有通式ABO3的钙钛矿型金属氧化物对于VOC的全部氧化是有效的催化剂。此外，利用可见光对光催化和热催化的协同效应，光热催化技术应该成为低温环境下VOCs高效消除的新策略，因为它可以利用可再生太阳能，避免单一技术的缺点。
技术实现思路
本专利技术针对现有可挥发性有机污染物降解催化剂载体强度差，催化剂寿命低，造价高昂等缺点，提供一种用于降解可挥发性有机污染物的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂及其制备方法，本专利技术以具有可塑性强、比表面积较大、粘结性能好而且原料来源广，成本低廉的粘土为载体，负载具有优秀光热协同性能的LaMnO3钙钛矿活性组分，制备了具有优秀催化降解性能，良好光热协同效应的氧化催化催化剂。进一步的，所述催化剂中，LaMnO3的负载量(质量分数)为10wt%~40wt%，其余为粘土。上述的具有光热协同效应的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂其制备方法如下：（1）首先称取一定量盐酸溶解入去离子水中配置成3.5mol/L的溶液，然后称取一定量的ATP原土投入溶液中，搅拌酸化2h后，过滤洗涤烘干，放置备用；（2）称取一定量的聚乙二醇、硝酸镧、乙酸锰、柠檬酸和步骤（1）中制备的凹凸棒石于烧杯中，加入蒸馏水经超声完全均匀后转移至500mL的烧杯中，在80℃下连续干燥混合物，形成固体溶胶，再90℃干燥获得干凝胶，取出干凝胶置于马弗炉中一定温度煅烧7h。即得LaMnO3/ATP复合金属催化剂，将催化剂用40~80目筛网过筛。本专利技术的有益效果为：1、使用廉价且大比表面积的粘土为载体，负载具有优秀光热协同性能的LaMnO3钙钛矿活性组分。一方面，本专利技术所使用的粘土本身含有一定量的Mg、Al、Fe成分，具有一定的氧化能力。另一方面，粘土本体的疏松多孔的结构有利于活性组分与反应气体的充分接触，增强了催化剂具有催化能力，价格低廉。2、LaMnO3具有光热协同效应，在光照的条件下进一步提升了催化剂的反应活性。3、借助黏土本身易于成型的特点，解决了复合金属氧化物催化剂存在活性组分用量大、不易成型的缺点，降低催化剂生产成本，提升催化剂的实际应用能力。附图说明图1为制备的凹凸棒石黏土、LaMnO3和LaMnO3/ATP催化剂的XRD图。图2为制备凹凸棒石黏土、LaMnO3和LaMnO3/ATP催化剂的SEM图。具体实施方式下面结合实施例和比较例，以具体说明用于降解可挥发性有机污染物的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂及其制备方法，但不限本专利技术的范围。实施例1（1）首先称取一定量盐酸溶解入去离子水中配置成3.5mol/L的溶液，然后称取5g的凹凸棒石原土投入溶液中，搅拌酸化2h后，过滤洗涤烘干，放置备用；（2）称取24g聚乙二醇、2.6516g硝酸镧、2g乙酸锰、9.4142g柠檬酸和步骤（1）中制备的凹凸棒石于烧杯中，加入蒸馏水经超声完全均匀后转移至500mL的烧杯中，在80℃下连续干燥混合物，形成固体溶胶，再90℃干燥获得干凝胶，取出干凝胶置于马弗炉中700℃煅烧7h。即得LaMnO3/ATP（40wt%）三元复合金属催化剂，将催化剂用40~80目筛网过筛。图1为制备的制备的凹凸棒石黏土、LaMnO3和LaMnO3/ATP催化剂的XRD图。可以看出用该方法在不加载体（凹凸棒石）的情况下可以成功制备出良好晶形的LaMnO3钙钛矿晶形。经盐酸酸化后的凹凸棒石已经保留其在2θ=8.5o附近的特征衍射峰。进行负载后可以发现，钙钛矿相的LaMnO3成功负载在酸化凹凸棒石上，并没有发生晶形变化。图2为制备凹凸棒石黏土、LaMnO3和LaMnO3/ATP催化剂的SEM图。从A中可以看出实验所用的凹凸棒石整体呈现纤维棒束状形貌，直径在40nm左右，纤维状的凹凸棒石整体团聚，形成了多孔表面。B是钙钛矿相的LaMnO3，从图中可以看出，钙钛矿相的LaMnO3表面疏松多孔，整体呈现直径约为20μm的绣球状颗粒。C和D为LaMnO3/ATP的整体形貌，从图中可以看出该催化剂整体形貌显示为大颗粒活性组分沉积在凹凸棒石粘土所团聚的载体表面，总体组成的多孔结构可以增加反应吸附的VOC气体量，提升反应活性。比较例1（1）首先称取一定量盐酸溶解入去离子水中配置成3.5mol/L的溶液，然后称取5g的凹凸棒石原土投入溶液中，搅拌酸化2h后，过滤洗涤烘干，放置备用；（2）称取24g聚乙二醇、2.6516g硝酸镧、2g乙酸锰、9.4142g柠檬酸和步骤（1）中制备的凹凸棒石于烧杯中，加入蒸馏水经超声完全均匀后转移至500mL的烧杯中，在80℃下连续干燥混合物，形成固体溶胶，再90℃干燥获得干凝胶，取出干凝胶置于马弗炉中500℃煅烧7h。即得LaMnOx/ATP（40wt%）复合金属催化剂，将催化剂用40~80目筛网过筛。比较例2（1）称取24g聚乙二醇、2.6516g硝酸镧、2g乙酸锰、9.4142g柠檬酸和步骤（1）中制备的凹凸棒石于烧杯中，加入蒸馏水经超声完全均匀后转移至500mL的烧杯中，在80℃下连续干燥混合物，形成固体溶胶，再90℃干燥获得干凝胶，取出干凝胶置于马弗炉中500℃煅烧7h。即得LaMnO3金属催化剂，将催化剂用40~80目筛网过筛。光热协同效应的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂光热催化VOC性能测试本专利技术在光催化固定床上进行活性测试，量取约1mL催化剂置于固定床石英管反应器中，采用高精度质量流量计（七星华创，D07-19B型）精确控制进口气体流量，以N2作为载气，气体组成为：[Styrene]=300ppm、O2=3vol％,反应空速为=20000h-1。测试前先持续通气30min，使得催化剂吸附饱和，从而排除VOC被吸附而带来的浓度下降。使用美国Baseline光离子气体传感器PID检测器检测进口浓度，得到精确的进口VOC浓度，记为[VOC]in。打开氙灯，升温50℃，温度恒定后，检测出口VOC浓度，记为[VOC]out。按照反应温度要求，逐步升高反应温度，稳定后读取该温度下出口的VOC浓度，测量数据如表1所示。表1脱硝性能评价试验数据最优降解率/%最高活性温度/(℃)活性温度区间/(℃)实施例195.1220170~260比较例182.2260260~350比较例297.1240170~260由表1可见，本专利技术具有光热协同效应的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂，由于其载体具有的优良吸附性能和本身所具有的氧化还原能力，在降低了活性组分使用的同时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于降解可挥发性有机污染物的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂(简称LaMnO
【技术特征摘要】
1.一种用于降解可挥发性有机污染物的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂(简称LaMnOx/ATP)，其特征在于：以具有优良吸附性能，比表面积大而且原料来源广，成本低廉的粘土为载体，负载的活性组分为钙钛矿相的复合金属氧化物LaMnO3。2.根据权利要求1所述的用于降解可挥发性有机污染物的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂，其特征在于：所述催化剂中，LaMnO3的负载量(质量分数)为10wt.%-40wt.%，其余为粘土。3.根据权利要求1或2所述的用于降解可挥发性有机污染物的凹凸棒石粘土负载LaMnO3催化剂，其特征在于：所述制备方法为：（1）首先称取一定量盐酸溶解入去离子水中配置成3.5mol/L的溶液，然后称取一定量的ATP原土投入溶液中，搅拌酸化2h后，过滤洗涤烘干，放置备用；（2）称取一定...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗士平，唐毅然，谢爱娟，周婷，王庆，朱泽瑞，张婉琦，李响，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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