一种丝状MnO2修饰CuMn2O4催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及催化剂制备技术领域，尤其涉及一种丝状MnO2修饰CuMn2O4催化剂的制备方法，具体步骤包括：步骤一、将质量百分浓度为50％的硝酸锰溶液和硝酸铜加入到去离子水中，搅拌后加入柠檬酸，搅拌煅烧制得CuMn2O4催化剂，步骤2：取CuMn2O4催化剂分散于去离子水中，之后加入氯化锰、高锰酸钾和阳离子型表面活性剂，搅拌加热后制得MnO2/CuMn2O4催化剂；本发明专利技术首先通过溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种丝状MnO2修饰CuMn2O4催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及催化剂制备
，尤其涉及一种丝状MnO2修饰CuMn2O4催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]长期以来，挥发性有机化合物(VOCs)的排放对环境和人类健康造成严重危害。催化氧化技术可以在较低的温度下将VOCs完全氧化成二氧化碳和水，具有工作温度低、无二次污染、去除完全的优点已被证明是一种有效的处理技术。
[0003]目前，CuMn2O4因其低廉的价格、良好的抗硫和可变的元素价态等优点可被用于VOCs的催化氧化领域。但是，CuMn2O4存在比表面积低、催化活性温度高等缺点。为了解决CuMn2O4存在的缺点，提高其催化氧化性能，通常将贵金属(Pd、Pt等)与CuMn2O4复合来降低催化活性温度。然而，贵金属成本较高、资源稀缺，限制其应用。
[0004]过渡金属由于价态多变，价格低廉，抗中毒能力较强，表现出对VOCs具有很高的催化活性。其中，非贵金属二氧化锰物(MnO2)是一种高活性、耐久性和低成本的催化剂。此外，Mn具有可变价态，更容易产生晶格缺陷，其中高价态的Mn
4+
更易参与氧化还原反应。因此，将MnO2用于修饰CuMn2O4，以此来提高催化剂的催化活性。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术中通常将贵金属(Pd、Pt等)与CuMn2O4复合来降低催化活性温度，然而，贵金属成本较高、资源稀缺，限制其应用的问题，现提供一种丝状MnO2修饰CuMn2O4催化剂的制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种丝状MnO2修饰CuMn2O4催化剂的制备方法，具体步骤如下：
[0007]步骤1：将质量百分浓度为50％的硝酸锰溶液和硝酸铜(Cu(NO3)2·
3H2O)加入到去离子水中，其中Cu/Mn的摩尔比为1:1.8～2.2，硝酸锰和硝酸铜总质量与去离子水的质量之比为1:10～15；剧烈搅拌15～30min，然后加入柠檬酸(C6H8O7·
H2O)，其中硝酸盐与柠檬酸的摩尔比为1:1.1～1.5，于60℃～80℃搅拌2h～3h；然后在100℃～120℃条件下干燥6h～12h，最后于350℃～550℃条件下煅烧3～5h，即制得CuMn2O4催化剂；
[0008]步骤2：取CuMn2O4催化剂分散于去离子水中，之后加入氯化锰、高锰酸钾和阳离子型表面活性剂，其中催化剂与去离子水的质量比为1:30～40，高锰酸钾与催化剂的质量比为1:4～10，表面活性剂与催化剂的质量比为1:10～20，高锰酸钾与氯化锰的质量比为1:1.2～1.5；剧烈搅拌10～20min后，将溶液置于高压反应水热釜，在140℃～180℃的条件下反应8h～12h，抽滤洗涤，于80℃～120℃的条件下干燥6h～12h，最后在300℃～400℃的条件下煅烧2h～3h，制得MnO2/CuMn2O4催化剂。
[0009]进一步的，步骤2中所述的阳离子型表面活性剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基苄基三甲基氯化铵或二乙基苯甲基
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(甲基二甲氧基硅)丙基氯化铵。
[0010]本专利技术的有益效果是：本专利技术首先通过溶胶
‑
凝胶法制备CuMn2O4，然后通过水热法在CuMn2O4催化剂表面原位生长丝状MnO2，(1)丝状MnO2在CuMn2O4催化剂表面互相交错形成三维交联网状结构，在MnO2和CuMn2O4催化剂之间产生活性氧溢流效应，使得MnO2/CuMn2O4催化剂具有更高的氧迁移率和较好的低温还原性，提高了催化剂在较低的温度下的催化氧化活性，此外，MnO2/CuMn2O4催化剂具有较高的比表面积，提供了额外的活性位点；(2)阳离子表面活性剂作为模板在水中形成胶束并吸引MnO4‑
，与Mn
2+
发生氧化还原反应形成MnO2。由于表面活性剂的空间位阻效应使得丝状MnO2在CuMn2O4催化剂表面高度分散，减少了MnO2团聚，有利于提高催化剂整体性能。
附图说明
[0011]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0012]图1为实施例4和对比例1所制备样品的X射线衍射图(XRD)。
[0013]图2为对比例1所制备样品的催化剂的扫描电镜图(SEM)。
[0014]图3为实施例4所制备样品的催化剂的扫描电镜图(SEM)。
具体实施方式
[0015]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。
[0016]实施例1
[0017]步骤1、将0.036mol质量百分浓度为50％的硝酸锰溶液和0.01mol的硝酸铜加入到56.4g去离子水中，剧烈搅拌15min，然后加入0.0308mol的柠檬酸，于60℃搅拌2h；然后在100℃的条件下干燥6h，最后于350℃中煅烧3h，制得CuMn2O4催化剂。
[0018]步骤2、取2g CuMn2O4催化剂分散于60g去离子水中，然后加入0.75g的氯化锰、0.5g的高锰酸钾和0.2g的十二烷基二甲基苄基氯化铵，剧烈搅拌10min后，将溶液置于高压反应水热釜中，于140℃反应8h，抽滤洗涤，然后在80℃的条件下干燥6h，最后于300℃中煅烧2h，制得MnO2/CuMn2O4催化剂。
[0019]实施例2
[0020]步骤1、将0.044mol质量百分浓度为50％的硝酸锰溶液和0.01mol的硝酸铜加入到95.3g去离子水中，剧烈搅拌30min，然后加入0.048mol的柠檬酸，于80℃搅拌3h；然后在120℃的条件下干燥12h，最后于550℃中煅烧5h，制得CuMn2O4催化剂。
[0021]步骤2、取2g CuMn2O4催化剂分散于80g去离子水中，然后加入0.24g的氯化锰、0.2g的高锰酸钾和0.1g的十二烷基苄基三甲基氯化铵，剧烈搅拌20min后，将溶液置于高压反应水热釜中，在180℃反应12h，抽滤洗涤，然后在120℃的条件下干燥12h，最后于400℃中煅烧2h，制得MnO2/CuMn2O4催化剂。
[0022]实施例3
[0023]步骤1、将0.04mol质量百分浓度为50％的硝酸锰溶液和0.01mol的硝酸铜加入到80g去离子水中，剧烈搅拌25min，然后加入0.039mol的柠檬酸，于70℃搅拌2.5h；然后在110℃的条件下干燥8h，最后于450℃中煅烧4h，制得CuMn2O4催化剂。
[0024]步骤2、取2g CuMn2O4催化剂分散于70g去离子水中，然后加入0.325g的氯化锰、0.25g的高锰酸钾和0.15g的二乙基苯甲基
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(甲基二甲氧基硅)丙基氯化铵，剧烈搅拌
15min后，将溶液置于高压反应水热釜中，在160℃反应10h，抽滤洗涤，然后在110℃的条件下干燥8h，最后于350℃中煅烧2.5h，制得MnO2/CuMn2O4催化剂。
[0025]实施例4
[0026]步骤1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丝状MnO2修饰CuMn2O4催化剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1：将质量百分浓度为50％的硝酸锰溶液和硝酸铜(Cu(NO3)2·
3H2O)加入到去离子水中，其中Cu/Mn的摩尔比为1:1.8～2.2，硝酸锰和硝酸铜总质量与去离子水的质量之比为1:10～15；剧烈搅拌15～30min，然后加入柠檬酸(C6H8O7·
H2O)，其中硝酸盐与柠檬酸的摩尔比为1:1.1～1.5，于60℃～80℃搅拌2h～3h；然后在100℃～120℃条件下干燥6h～12h，最后于350℃～550℃条件下煅烧3～5h，即制得CuMn2O4催化剂；步骤2：取CuMn2O4催化剂分散于去离子水中，之后加入氯化锰、高锰酸钾和阳离子型表面活性剂，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：左士祥，胡宇辉，姚超，刘文杰，李霞章，桂豪冠，高丙莹，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：