多缺陷制造技术

本发明专利技术公开了一种多缺陷

【技术实现步骤摘要】
多缺陷Co
‑
Mn金属氧化物催化剂的常温合成方法


[0001]本专利技术涉及无机纳米催化材料领域，具体涉及一种多缺陷
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的常温合成方法
。

技术介绍

[0002]在大气污染物中，挥发性有机物
(Volatile organic compounds,VOCs)
一般具有较强的化学稳定性
、
生物毒性
、
难降解性等特点，是空气污染物的主要成分之一，对生态环境和人体健康造成了严重的危害
。
因此研究如何经济且高效地处理
VOCs
的方法对保护人类身体健康和自然环境有着重大意义
。
在众多
VOCs
治理技术当中，热催化氧化技术因具备催化效率高
、
能耗低
、
绿色环保
(
降解产物主要为
CO2、H2O
等
)、
能源利用率高
、
普适性高而被认为是工业大规模降解
VOCs
的首选
。
由于贵金属催化剂价格高昂，限制了其商业应用，而过渡金属元素因来源广泛
、
催化活性优良常被用作
VOCs
催化氧化的活性组分，尤其是
Co、Mn
元素，于丙烷在内的大多
VOCs
组分均有较好的催化降解活性
。
然而，不同的制备方法及合成后修饰都会对催化剂的比表面积
、
形貌
、
缺陷密度等产生影响，进而影响催化剂的活性
。
例如，在
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的制备中，若采用高温煅烧则会导致小颗粒聚集成较大的块状，减小了活性位点暴露机会，影响催化剂的性能，且现有的制备方法制得的
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的比表面积有待提高
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多缺陷
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的常温合成方法，能够避免高温煅烧过程中小颗粒聚集成较大的块状，增大活性位点暴露机会，也使催化剂制备过程更加绿色环保，同时，也能提高
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的比表面积
。
[0004]本专利技术的多缺陷
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的常温合成方法，包括以下步骤：
[0005]先采用溶剂热法合成
Co
基金属有机骨架
Co
‑
BTC
作为前驱体，然后采用机械球磨法掺入
Mn
元素，同时增加表面氧空位，制得片层结构的
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂；
[0006]进一步，包括以下步骤：
[0007]S1,
溶剂热法合成前驱体
Co
‑
BTC
：将钴盐
、H3BTC
分别溶解于溶剂中经超声处理上述分散系直至固体完全溶解，然后分别向两个溶液中加入
HCOOH
，将所得溶液混合反应后收集紫红色晶体，经洗涤后干燥，得到
Co
‑
BTC
；
[0008]S2,
制备
Co
‑
Mn
氧化物：将刚玉球
、Co
‑
BTC、Mn
源与
NaOH
混合后加入球磨罐中球磨，将所得固体产物经过洗涤后在真空干燥，即可获得
Co
‑
Mn
氧化物催化剂；
[0009]进一步，步骤
S1
中，所述钴盐为
Co(NO3)2·
6H2O
，所述溶剂为
N,N
‑
二甲基甲酰胺的水溶液；
[0010]进一步，步骤
S1
中，将所得溶液混合后在
60
‑
80℃
下保温
65
‑
80h
；干燥温度为
50
‑
70℃
，干燥时间
15
‑
25h
；
[0011]进一步，步骤
S1
中，
Co(NO3)2·
6H2O、H3BTC
与
HCOOH
的摩尔比为
1:1:2
；
[0012]进一步，步骤
S2
中，所述
Mn
源为高锰酸钾；干燥温度为
50
‑
70℃
，干燥时间为
15
‑
25h
；
[0013]进一步，步骤
S2
中，所述刚玉球为直径为
1.0
厘米刚玉球和直径为
0.5
厘米刚玉球的混合；
[0014]进一步，所述步骤
S2
中，
Co
‑
BTC
与
KMnO4质量比分别为
5:1
‑
4。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的多缺陷
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的常温合成方法，采用溶剂热法制备得到
Co
金属有机骨架
(Co
‑
BTC)
作为前驱体，使用机械球磨法掺入
Mn
制备得到片层结构的
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂
。
金属有机骨架作为催化剂前驱体可抑制活性组分的团聚；机械化学方法用于掺加
Mn
及表面氧空位的构造，制备所得得的催化剂在
260℃
的转化率为
90
％，对丙烷等碳氢化合物具有良好的低温催化效果
。
本专利技术方法操作简便
、
绿色环保，催化剂制备具有良好的重现性，能够避免高温煅烧过程中小颗粒聚集成较大的块状，增大活性位点暴露机会，也使催化剂制备过程更加绿色环保，同时，也能提高
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的比表面积，最高比表面积可达
195.3m2/g。
[0016]机械化学法从本质上讲，是由压缩
、
剪切
、
冲击
、
拉伸等产生的机械能促进物理化学转化的过程，通过研磨介质与材料之间的碰撞
、
挤压
、
剪切和摩擦，诱导化学反应改变材料的内部结构
、
晶相和表面性能，从而促使材料的改性或化学反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多缺陷
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的常温合成方法，其特征在于：包括以下步骤：先采用溶剂热法合成
Co
基金属有机骨架
Co
‑
BTC
作为前驱体，然后采用机械球磨法掺入
Mn
元素，同时增加表面氧空位，制得片层结构的
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂
。2.
根据权利要求1所述的多缺陷
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的常温合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1,
溶剂热法合成前驱体
Co
‑
BTC
：将钴盐
、H3BTC
分别溶解于溶剂中经超声处理上述分散系直至固体完全溶解，然后分别向两个溶液中加入
HCOOH
，将所得溶液混合反应后收集紫红色晶体，经洗涤后干燥，得到
Co
‑
BTC
；
S2,
制备
Co
‑
Mn
氧化物：将刚玉球
、Co
‑
BTC、Mn
源与
NaOH
混合后加入球磨罐中球磨，将所得固体产物经过洗涤后在真空干燥，即可获得
Co
‑
Mn
氧化物催化剂
。3.
根据权利要求2所述的多缺陷
Co
‑
Mn
金属氧化物催化剂的常温合成方法，其特征在于：步骤
S1
中，所述钴盐为
Co(NO3)2·
6H2O
，所述溶剂为
N,N
‑
二甲基甲酰胺的水溶液
。4.
根据权利要求3所述的多缺陷
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传强，李铃娟，郑旭煦，李越，李世民，彭涛，柴倩倩，郭强，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：