一种固相Ce-δ-MnO2分子筛催化剂及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种固相Ce

【技术实现步骤摘要】
一种固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂及其制备方法和应用，属于环境催化


技术介绍

[0002]随着人们环保意识的逐渐增强，人们意识到室内空气污染对我们的身心健康带来巨大的威胁。作为室内空气污染物中的头号杀手
‑
甲醛，尤其引起了人们的广泛关注。催化氧化法是解决室内甲醛污染的最佳方法之一，催化氧化法的核心是催化剂。尽管在过去一段时间，在低温除甲醛领域已经取得了巨大的进步，但是由于贵金属(Pt、Au、Ag)昂贵的价格依然极大的限制了催化剂的大规模应用。此外尽管非贵金属催化剂例如Mn基催化剂在低温催化氧化甲醛领域取得了令人欣喜的进展，但是目前为止，在制备室温完全催化氧化的甲醛的非贵金属基催化剂依旧很难，因此，开发在室温下完全降解甲醛的非贵金属催化剂具有重大的现实意义。

技术实现思路

[0003]根据本申请的第一个方面，提供了一种固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂，该催化剂利用铈和锰之间的强相互作用，在合成过程中反应活性组分Ce直接进入水纳锰矿型分子筛孔道内部，使得活性氧的迁移能力和活性氧的数目大幅度提升，吸附在催化剂表面的甲醛迅速和催化剂中的活性氧发生反应，生成无毒无害的二氧化碳和水。从而使催化剂在20℃及以上温度、6,0000h
‑1及以下空速条件下完全净化消除室内与固定源尾气中的甲醛。
[0004]一种固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂，所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂包括载体和活性组分；
[0005]所述载体为水纳锰矿型氧化锰分子筛；
[0006]所述活性组分为Ce。
[0007]可选地，所述活性组分直接进入所述载体的孔道。
[0008]可选地，所述活性组分占所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂的重量比为0.1％～20％。
[0009]可选地，所述活性组分占所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂的重量比为5％～12％。
[0010]可选地，所述活性组分占所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂的重量比独立地选自0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、2％、5％、7％、10％、12％、15％、17％、20％中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0011]根据本申请的第二个方面，提供了一种固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂的制备方法。该制备方法创新性地把非贵金属铈一步无溶剂法加入载体表面内部，使甲醛在催化剂上的活性大幅度的提高。
[0012]上述所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将含有KMnO4、Mn源、Ce源的混合物，置于密闭容器中，反应得到所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂。
[0014]可选地，所述混合物为固体粉末。
[0015]可选地，反应中无溶剂。
[0016]可选地，所述Mn源选自MnO2、MnCl2、MnSO4中的一种。
[0017]可选地，所述Ce源选自CeCl3、Ce(NO3)3、Ce(Ac)3、Ce2(SO4)3中的一种。
[0018]可选地，KMnO4、Mn源、Ce源的质量比为1：0.3～0.8：0.3～0.8。
[0019]可选地，KMnO4、Mn源、Ce源的质量比为1：0.5～0.6：0.4～0.5。
[0020]Mn源、Ce源的质量分别以化合物中的元素Mn、Ce来计算。
[0021]可选地，反应的条件如下：
[0022]温度为60℃～100℃；
[0023]时间为2h～6h。
[0024]可选地，反应晶化后，经过滤、洗涤、干燥得到所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂。
[0025]根据本申请的第三个方面，提供了一种固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂的应用。
[0026]上述所述的固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂和/或上述所述制备方法得到的固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂在室温除甲醛中的应用。
[0027]本申请能产生的有益效果包括：
[0028]1)本申请所提供的一种固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂，该催化剂能在宽温度操作范围(室温25℃及以上温度条件)、在宽空速操作范围(9,0000h
‑1及以下空速条件)内接近100％的甲醛去除率，尤其适应于室内与固定源尾气中的甲醛完全消除，同时还具有优异的二氧化碳生成选择性；相对于现有的贵金属室温催化氧化甲醛的催化剂而言，采用Ce作为催化剂的活性组分，催化剂的应用成本大幅度下降，更加适用于大规模的推广应用。
[0029]2)本申请所提供的一种固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂的制备方法，该方法采用无毒无害组分，不会对人体健康和生态环境造成危害，简单易行；催化剂合成过程时间极短，仅需2
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6小时晶化时间，相对于其他除醛催化剂的晶化时间大幅度缩短。
附图说明
[0030]图1为Ce
0.2
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δ
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MnO2催化剂在不同空速条件下的甲醛转化率。
[0031]图2为Ce
0.2
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δ
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MnO2催化剂在不同湿度条件下的甲醛转化率。
[0032]图3为Ce
0.2
‑
δ
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MnO2催化剂在25℃条件下的甲醛转化率。
[0033]图4为Ce
0.2
‑
δ
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MnO2催化剂的HRTEM图。
具体实施方式
[0034]下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
[0035]如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
[0036]本申请的实施例中分析方法如下：
[0037]利用Hitachi SU 1510型扫描电镜进行形貌分析。
[0038]利用傅里叶变换红外光谱仪(Nicolet is 50FT
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IR)进行甲醛催化分析。
[0039]本申请的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂，其特征在于，所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂包括载体和活性组分；所述载体为水纳锰矿型氧化锰分子筛；所述活性组分为Ce。2.根据权利要求1所述的固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂，其特征在于，所述活性组分占所述固相Ce
‑
δ
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MnO2分子筛催化剂的重量比为0.1％～20％；优选地，所述活性组分占所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂的重量比为5％～12％。3.权利要求1～2任一项所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含有KMnO4、Mn源、Ce源的混合物，置于密闭容器中，反应得到所述固相Ce
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δ
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MnO2分子筛催化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合物为固体粉末；优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：章凌，陈龙，陈廷祥，黄顼，王耀国，
申请(专利权)人：宁波锋成先进能源材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：