本发明专利技术提供一种用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂及其制备方法和应用。用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂的制备方法，包括：将乙酸锰与A位金属乙酸盐加入混合醇溶液中，搅拌溶解，得到溶液B；将过量的草酸加入混合醇溶液中搅拌溶解，得到溶液C；将溶液C加入溶液B中，剧烈搅拌，所得产物依次经过离心、干燥和煅烧，最后经过阶梯降温即得目标催化剂；其中，A位金属包括Co、Cu、Ni、Zn和Ce中的一种或多种。使用本发明专利技术提供的制备方法制得的催化剂，比表面积为105.62
【技术实现步骤摘要】
一种用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及VOCs废气处理
，尤其涉及一种用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]挥发性有机物(VOCs)包括烷烃、烯烃、芳香烃、醛、酮等几大类，其会导致复合型污染、诱发雾霾、产生光化学烟雾、污染室内空气和危害人体健康。近年来，VOCs的排放量大幅上升，减少VOCs排放刻不容缓。
[0003]其中，难降解低碳烷烃是VOCs减排的重点和难点。现有的技术主要包括催化燃烧、生物降解、光催化降解、等离子体等，其中催化燃烧由于具有安全节能、操作温度低、选择性高等优点而被广泛应用。用于低碳烷烃催化氧化的催化剂主要分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂两大类。贵金属催化剂虽然活性较高，但是价格昂贵、热稳定性差、容易烧结中毒。因此，开发出一种活性优异、结构稳定、价格低廉的非贵金属低温氧化催化剂是我们追求的目标。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂及其制备方法和应用，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：
[0007]一种用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂的制备方法，包括：
[0008]将乙酸锰与A位金属乙酸盐加入混合醇溶液中，搅拌溶解，得到溶液B；
[0009]将过量的草酸加入混合醇溶液中搅拌溶解，得到溶液C；
[0010]将溶液C加入溶液B中，剧烈搅拌，所得产物依次经过离心、干燥和煅烧，最后经过阶梯降温，得到所述的用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂；
[0011]其中，A位金属包括Co、Cu、Ni、Zn和Ce中的一种或多种。
[0012]可选的，所述A位金属乙酸盐包括Co(CH3COO)2·
4H2O、Cu(CH3COO)2·
H2O、Ni(CH3COO)2·
4H2O、Zn(CH3COO)2·
2H2O和Ce(CH3COO)2·
nH2O中的一种或多种。
[0013]可选的，所述溶液B中A与Mn的摩尔比为1:2
‑
4。
[0014]可选的，所述混合醇溶液为乙醇和乙二醇的混合溶液；
[0015]优选地，所述乙醇和乙二醇的比例为3
‑
4:1。
[0016]可选的，所述剧烈搅拌的时间为0.5
‑
1h。
[0017]可选的，所述干燥的温度为60
‑
90℃，时间为10
‑
20h。
[0018]可选的，所述煅烧温度为330
‑
370℃，时间为2
‑
3h；
[0019]优选地，所述煅烧升温速率为5
‑
10℃/min；
[0020]优选地，所述煅烧在空气氛围下进行。
[0021]可选的，所述阶梯降温过程依次在240
‑
260℃保持1
‑
2h，80
‑
120℃保持1
‑
2h。
[0022]本专利技术提供一种用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂，使用上述任一项的制备方法制得；
[0023]优选地，所述催化剂的比表面积为105.62
‑
176.95m2/g，孔容为0.355
‑
0.578cm3/g，平均孔径为11.18
‑
65.21nm。
[0024]本专利技术还提供一种用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂的应用，在氮气和空气混合气氛中，温度为150
‑
300℃，使用每克本专利技术提供的催化剂处理含0.05vol.％低碳烷烃混合气气量为每小时30
‑
90升。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]本专利技术提供的用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂的制备方法，使用乙酸锰与A位金属乙酸盐作为原料，采用溶胶凝胶法，充分利用Mn基尖晶石大的比表面积有利于活性组分分散的优势，叠加A位金属和Mn的双金属协同作用，能够形成丰富的氧缺陷位，有利于活性氧的吸附，所形成的催化剂具有显著的低碳烷烃催化氧化活性。所用原料成本低，制备工艺简单可控，重复性高，具有很大的工业应用潜力。
[0027]本专利技术所提供的用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂，相较于常规催化剂，具有更大的比表面积、孔容和孔径，因此具有更高的活性，催化性能更优异。
[0028]本专利技术所提供的用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂其应用条件广泛，处理量大，应用范围广，操作简单，催化剂活性高、使用效果好，具有良好的工业应用潜力。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
[0030]图1为实施例1
‑
5所制得的CoMn2O4、CuMn2O4、NiMn2O4、ZnMn2O4、CeMn2O
x
催化剂的活性评价图；
[0031]图2为是实施例3、实施例6和实施例7提供的NiMn2O4催化剂在不同空速条件下的活性评价图。
具体实施方式
[0032]下面将结合具体实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0033]首先，对本专利技术做整体性解释，具体如下：
[0034]一种用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂的制备方法，包括：
[0035]将乙酸锰与A位金属乙酸盐加入混合醇溶液中，搅拌溶解，得到溶液B；
[0036]将过量的草酸加入混合醇溶液中搅拌溶解，得到溶液C；
[0037]将溶液C加入溶液B中，剧烈搅拌，所得产物依次经过离心、干燥和煅烧，最后经过
阶梯降温，得到所述的用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂；
[0038]其中，A位金属包括Co、Cu、Ni、Zn和Ce中的一种或多种。
[0039]在一个可选的实施方式中，所述A位金属乙酸盐包括Co(CH3COO)2·
4H2O、Cu(CH3COO)2·
H2O、Ni(CH3COO)2·
4H2O、Zn(CH3COO)2·
2H2O和Ce(CH3COO)2·
nH2O中的一种或多种。
[0040]在一个可选的实施方式中，所述溶液B中A与Mn的摩尔比为1:2
‑
4。
[0041]可选的，所述溶液B中A与Mn的摩尔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将乙酸锰与A位金属乙酸盐加入混合醇溶液中，搅拌溶解，得到溶液B；将过量的草酸加入混合醇溶液中搅拌溶解，得到溶液C；将溶液C加入溶液B中，剧烈搅拌，所得产物依次经过离心、干燥和煅烧，最后经过阶梯降温，得到所述的用于低碳烷烃催化氧化的Mn基尖晶石催化剂；其中，A位金属包括Co、Cu、Ni、Zn和Ce中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述A位金属乙酸盐包括Co(CH3COO)2·
4H2O、Cu(CH3COO)2·
H2O、Ni(CH3COO)2·
4H2O、Zn(CH3COO)2·
2H2O和Ce(CH3COO)2·
nH2O中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液B中A与Mn的摩尔比为1:2
‑
4。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合醇溶液为乙醇和乙二醇的混合溶液；优选地，所述乙醇和乙二醇的比例为3
‑
4:1。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述剧烈搅拌的时间为0.5
‑
1h。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为60
‑
90℃，时间为10
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：黄张根，侯亚芹，马爽，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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