一种具有良好稳定性的Ru/3DOMSnO2催化剂的制备方法及应用技术

一种具有良好稳定性的Ru/3DOM SnO2催化剂的制备方法及应用，属于功能材料合成技术领域。首先利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶晶模板制备三维有序大孔二氧化锡(3DOM SnO2)载体，然后利用聚乙烯醇(PVA)保护的硼氢化钠还原法将Ru纳米粒子负载到3DOM SnO2载体表面，烘干、焙烧后得到xRu/3DOM SnO2催化剂。本发明专利技术操作工艺简单，所制备的xRu/3DOM SnO2催化剂具有高比表面积，对三氯乙烯氧化反应表现出优异的催化活性和稳定性。催化活性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有良好稳定性的Ru/3DOM SnO2催化剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种Ru/3DOM SnO2催化剂的制备方法及其应用，即以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为硬模板，采用聚乙烯醇(PVA)保护的NaBH4还原法制备Ru粒子并将其负载到三维有序大孔SnO2(3DOM SnO2)载体表面，随后烘干、焙烧得到xRu/3DOM SnO2(x＝0.09
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1.65wt％)催化剂，最终达到三氯乙烯的高效催化氧化。属于功能材料合成


技术介绍

[0002]近些年来机械制造、石化、制药、喷涂工业中排放的含氯挥发性有机化合物(CVOCs)不仅破坏大气臭氧层、形成光化学烟雾和产生全球变暖等，而且对人类健康构成巨大威胁。研究表明，催化燃烧法是一种比传统物理和其它化学法更有前途且经济的方法。目前，用于消除CVOCs的催化剂主要有三种，即贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂和沸石催化剂。其中，负载贵金属催化剂以其高活性和优异的抗毒性能备受关注。例如，Wang等(Y.Lao,et al.,CatalysisScience&Technology 8(2018)4797
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4811)研究了1,2
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二氯苯在Ru/Co3O4催化剂上的氧化反应机理，发现Ru的加入可提高活性氧的利用率，从而改善催化活性。 Wang课题组研究了Ru/CeO2(H.Huang,et al.,Applied Catalysis B:Environmental 158
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159(2014)96
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105)、Ru/Ce
x
Al
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(Y.Gu,et al.,ACS Omega 3(2018)8460
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8470)、 Ru/SBA
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15(Q.Dai,et al.,Applied Catalysis B:Environmental 126(2012)64
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75)催化剂对CVOCs降解的影响。结果表明，Ru作为一种稳定性较好的活性组分，由此制得的负载Ru催化剂具有优异的催化性能。
[0003]SnO2的表面具有丰富的氧空位、酸性物种和活性氧物种，已用于催化领域，如CO氧化、甲烷燃烧、甲苯氧化和NH3选择性还原NO
x
等。研究人员研究了决定催化剂活性的关键因素。Kamiuchi等(N.Kamiuchi,H.Muroyama,T.Matsui, R.Kikuchi,K.Eguchi,Applied Catalysis A:General 379(2010)148
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154)发现， Pd/SnO2催化剂的核壳结构变化导致催化活性产生差异。经还原或氧化处理后 Pt/SnO2的活性中心重新分散也是导致催化活性产生差异的重要因素(N. Kamiuchi,K.Taguchi,T.Matsui,R.Kikuchi,K.Eguchi,Applied Catalysis B: Environmental 89(2009)65
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72)。Liu等(Y.Liu,et al.,Industrial&EngineeringChemistry Research 57(2018)14052
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14063)研究表明，甲苯的深度氧化是由于更多的表面活性氧和酸位暴露所致。
[0004]近年来，我们研究了不同形貌的催化剂对苯、甲苯、甲烷、三氯乙烯等不同VOCs氧化的催化性能。三维有序大孔(3DOM)结构由于其独特的孔结构和高比表面积，对VOCs催化氧化表现出优良的催化活性。然而，很少有研究将 SnO2材料应用于CVOCs催化氧化。目前还没有文献报道过Ru/3DOM SnO2对三氯乙烯氧化的催化氧化。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种具有高比表面积、操作简便、且能高效催化三氯乙烯氧
化的Ru/3DOM SnO2催化剂的制备方法。
[0006]本专利技术通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶晶模板法合成3DOM SnO2，采用聚乙烯醇(PVA)保护的NaBH4还原法制备Ru粒子，并将其负载到3DOM SnO2载体表面，随后烘干、焙烧得到xRu/3DOM SnO2催化剂；其中质量百分含量负载量x的取值范围为0％＜x≤2％。
[0007]具体包括以下步骤：将氯化亚锡溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；将上述溶液置于冰浴中，然后滴加H2O2溶液，溶液由透明变为黄绿色，接着又变为透明；当温度到室温时，将PMMA模板渗透到上述前驱体溶液中一段时间。经真空抽滤及室温干燥后，在氮气气氛中以5℃/min的速率升至280
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350℃，优选 300℃，保持2h；待冷却到室温后，在空气气氛中(150mL/min)以5℃/min的速率升温至480
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520℃优选500℃，保持6h，得到3DOM SnO2载体；
[0008]采用PVA保护的NaBH4还原法制备Ru/3DOM SnO2催化剂：将RuCl3水溶液加入冰水浴的PVA溶液中，Ru/PVA质量比＝1.0:1.2，30分钟后，将溶解在去离子水中的NaBH4快速加入到上述溶液中，剧烈搅拌30分钟；然后加入 3DOM SnO2；此时，降低搅拌速率以防止对载体大孔结构的破坏。待缓慢搅拌 6h后，真空抽滤，在60℃下干燥12h，在空气气氛中以5℃/min的速率升至 450
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550℃，优选500℃，保持2h，得到Ru/3DOM SnO2催化剂。
[0009]本专利技术制得的xRu/3DOM SnO2催化剂对三氯乙烯氧化反应表现出优异的催化性能。
附图说明
[0010]图1为所制得催化剂的XRD谱图。其中曲线(a,c
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e)为xRu/3DOM SnO2催化剂(x＝0，0.19wt％，0.58wt％，0.98wt％)的XRD谱图，曲线(f)、(b)分别为实施例1、实施例2的XRD谱图。
[0011]图2为所制得3DOM SnO2的SEM照片。
[0012]图3为所制得xRu/3DOM SnO2的TEM照片。其中，(a)、(b)、(c)为3DOMSnO2的TEM照片，(d)、(e)、(f)为0.98Ru/3DOM SnO2的TEM照片。
[0013]图4为所制得催化剂对三氯乙烯氧化的催化活性。反应条件为1000ppm三氯乙烯、O2浓度为20vol％、N2为平衡气，空速为40000mL/(g h)。
具体实施方式
[0014]为进一步阐述本专利技术，下面结合实施作详细说明。
[0015]实施例1
[0016]将8.4g无水氯化亚锡溶于20mL去离子水中，搅拌至完全溶解。将上述溶液置于冰浴中，然后通过注射器滴加6.0g H2O2溶液(质量分数为30wt％的水溶液)，溶液由透明变为黄绿色，接着又变为透明。当冷却到室温时，将5.0gPMM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有良好稳定性的Ru/3DOM SnO2催化剂，其特征在于，通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶晶模板法合成3DOM SnO2，采用聚乙烯醇(PVA)保护的NaBH4还原法制备Ru粒子，并将其负载到3DOM SnO2载体表面，随后烘干、焙烧得到xRu/3DOM SnO2催化剂；其中质量百分含量负载量x的取值范围为0％＜x≤2％。2.按照权利要求1所述的一种具有良好稳定性的Ru/3DOM SnO2催化剂，其特征在于，其具体制备方法，包括以下步骤：将氯化亚锡溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；将上述溶液置于冰浴中，然后滴加H2O2溶液，溶液由透明变为黄绿色，接着又变为透明；当温度到室温时，将PMMA模板渗透到上述前驱体溶液中一段时间。经真空抽滤及室温干燥后，在氮气气氛中以5℃/min的速率升至280
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350℃，优选300℃，保持2...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴洪兴，余晓慧，邓积光，刘雨溪，敬林，张兴，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：