本发明专利技术公开了铯掺杂层状二氧化锰VOCs催化剂及其制备方法和应用。VOCs催化剂的Na1s的XPS光谱在1070.9ev处具有特征峰，Cs3d的XPS光谱722.8ev和737.4ev处具有特征峰。制备方法包括步骤：(1)获取第一溶液、第二溶液、第三溶液；(2)依次将第二溶液和第三溶液加入到第一溶液中，形成第一固液混合物；(3)固液分离，洗涤至中性，得到第一前驱体；(4)将第一前驱体分散于氢氧化钠溶液中，水热反应形成第二固液混合物；(5)固液分离，洗涤至中性，干燥后得到第二前驱体；(6)将第二前驱体煅烧，即得到VOCs催化剂。本发明专利技术成功在层状二氧化锰中掺杂了钠和铯，使得催化性能显著提升，还具有较高的稳定性和CO2选择性，制备方法的工艺简单，因此非常适合于催化氧化去除的VOCs。适合于催化氧化去除的VOCs。适合于催化氧化去除的VOCs。
【技术实现步骤摘要】
铯掺杂钠型层状二氧化锰VOCs催化剂及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及VOCs催化剂的
，具体而言，涉及铯掺杂钠型层状二氧化锰VOCs催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是大气污染物的主要来源之一，VOCs引发的危害事故逐年增多，因此VOCs的净化处理技术已成为环境催化领域的一个研究热点。目前，确定的VOCs共有300多种类型，最为常见的VOCs有苯、甲苯、苯乙烯、乙烷、乙烯、汽油等。
[0003]由于催化氧化技术的诸多优点，目前已设计和合成了各种用于VOCs催化氧化的催化剂。由于贵金属价格昂贵且稳定性较差，而非贵金属催化剂中的过渡金属氧化物具有催化活性高、成本低、抗毒、热稳定性好等优点，被认为具有替代目前商业化应用的贵金属催化剂的潜力，因而成为催化领域的研究热点。二氧化锰(MnO2)由于其独特的物理化学性质(如多价态、多晶型和非化学计量组成)，具有优良的催化活性，在VOCs催化氧化中展现出优异的性能。
[0004]MnO2催化剂因[MnO6]单元的数量与构造模式不同形成了不同的相结构，其大致可以分为两大类：(1)具有隧道结构的MnO2，常见主要晶型为α
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MnO2、β
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MnO2、γ
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MnO2；(2)含有二维层状结构的晶型，即δ
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MnO2。MnO2催化剂的结构形貌对VOCs催化氧化性能的影响显著，而具有独特层状结构的二氧化锰显示出了优异的VOCs催化氧化活性。
[0005]基于相邻[MnO6]之间的层间距，锰空位的浓度和分布以及层间阳离子的种类，层状二氧化锰可分为不同的亚组，分别是布赛尔矿、水钠锰矿(水钾锰矿)、黄铜矿和硫代锂辉石。其中，水钠锰矿即birnessite型二氧化锰具有较高的离子交换活性且其具有制备简单、层间距和层电荷密度适中的特点，容易实现层间阳离子的交换，因而被广泛研究。
[0006]基于层状二氧化锰的优异离子交换性能，可以向层状二氧化锰的层间引入不同的碱金属离子、碱土金属离子、过渡金属离子等阳离子进行改性以提升催化性能。层状二氧化锰的层间充斥着大量水分子和金属阳离子，从而维持层状结构的稳定并防止结构坍塌的发生，而调节层内金属离子种类与浓度可以改变催化剂的比表面积、微观形貌和理化性质。在碱金属与碱土金属掺杂领域的研究也较多围绕K、Ca等元素，且多集中在α
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MnO2的研究中，申请人尚未发现对δ
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MnO2掺杂Na和Cs元素的研究。
技术实现思路
[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于提供催化性能优异且制备工艺简单的铯掺杂层状二氧化锰VOCs催化剂及其制备方法和应用。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术首先提供了铯掺杂钠型层状二氧化锰VOCs催化剂，技术方案如下：
[0009]铯掺杂钠型层状二氧化锰VOCs催化剂，Na1s的XPS光谱在1070.9ev处具有特征峰，
Cs3d的XPS光谱在722.8ev和737.4ev处具有特征峰。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术其次提供了铯掺杂钠型层状二氧化锰VOCs催化剂的制备方法，技术方案如下：
[0011]铯掺杂钠型层状二氧化锰VOCs催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)获取第一溶液，所述第一溶液包括锰盐；获取第二溶液，所述第二溶液包括氧化剂和氢氧化钠；获取第三溶液，所述第三溶液包括铯盐；
[0013](2)依次将第二溶液和第三溶液加入到第一溶液中，形成第一固液混合物；
[0014](3)对第一固液混合物进行固液分离，洗涤至中性，得到第一前驱体；
[0015](4)将第一前驱体分散于氢氧化钠溶液中，然后进行水热反应，形成第二固液混合物；
[0016](5)对第二固液混合物进行固液分离，洗涤至中性，干燥后得到第二前驱体；
[0017](6)将第二前驱体煅烧，即得到铯掺杂钠型层状二氧化锰VOCs催化剂。
[0018]作为上述的制备方法的进一步地改进：步骤(1)中的锰盐为醋酸锰、硫酸锰、硝酸锰或氯化锰，氧化剂为双氧水，铯盐为醋酸铯、硫酸铯、硝酸铯或氯化铯。
[0019]作为上述的制备方法的进一步地改进：步骤(2)中，第二溶液添加完成后的3
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10s内开始添加第三溶液。
[0020]作为上述的制备方法的进一步地改进：步骤(3)采用真空抽滤进行固液分离，采用600～3600mL水将滤饼洗涤至中性。
[0021]作为上述的制备方法的进一步地改进：步骤(4)中水热温度为120～180℃，时间为18～30h。
[0022]作为上述的制备方法的进一步地改进：步骤(5)中的干燥温度为60～150℃，时间为8～16h
[0023]作为上述的制备方法的进一步地改进：步骤(6)中煅烧时间为250～400℃，时间为3～6h。
[0024]作为上述的制备方法的进一步地改进：铯和锰的摩尔比为0.05～0.2。
[0025]为了实现上述目的，本专利技术进一步提供了VOCs的处理方法，技术方案如下：
[0026]VOCs的处理方法，采用上述的VOCs催化剂，或采用由上述的制备方法制备得到的VOCs催化剂。
[0027]经验证，本专利技术的铯掺杂层状二氧化锰VOCs催化剂成功在层状二氧化锰中掺杂了钠和铯，使得催化氧化VOCs的性能显著提升，同时还具有较高的稳定性和CO2选择性，并且制备方法的工艺简单，因此非常适合于催化氧化去除的VOCs的
[0028]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0029]构成本专利技术的一部分的附图用来辅助对本专利技术的理解，附图中所提供的内容及其在本专利技术中有关的说明可用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0030]图1为Na
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600、Na
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1200、Na
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2000、Na
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3600的XRD图谱。
[0031]图2为Na
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600、Na
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1200、Na
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2000、Na
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3600的Mn3s的XPS光谱。
[0032]图3为Na
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600、Na
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1200、Na
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2000、Na
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3600的Mn2p的XPS光谱。
[0033]图4为Na
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600、Na
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1200、Na
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2000、Na
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3600的O1s的XPS光谱。
[0034]图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.铯掺杂钠型层状二氧化锰VOCs催化剂，其特征在于：Na1s的XPS光谱在1070.9ev处具有特征峰，Cs3d的XPS光谱在722.8ev和737.4ev处具有特征峰。2.权利要求1所述的铯掺杂钠型层状二氧化锰VOCs催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)获取第一溶液，所述第一溶液包括锰盐；获取第二溶液，所述第二溶液包括氧化剂和氢氧化钠；获取第三溶液，所述第三溶液包括铯盐；(2)依次将第二溶液和第三溶液加入到第一溶液中，形成第一固液混合物；(3)对第一固液混合物进行固液分离，洗涤至中性，得到第一前驱体；(4)将第一前驱体分散于氢氧化钠溶液中，然后进行水热反应，形成第二固液混合物；(5)对第二固液混合物进行固液分离，洗涤至中性，干燥后得到第二前驱体；(6)将第二前驱体煅烧，即得到铯掺杂钠型层状二氧化锰VOCs催化剂。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的锰盐为醋酸锰、硫酸锰、硝酸锰或氯化锰，氧化剂为双氧水，铯盐为醋酸铯...
【专利技术属性】
技术研发人员：程琰，杨楠，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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