【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种使用尿素热分解沉淀法及浸渍法制备的用于高效催化净化含氮有机污染物的核壳结构负载型mnox/sio2@ceo2催化剂及其制备方法，属于纳米材料制备领域。
技术介绍
1、选择性催化燃烧(scc)将腈转化为n2、co2和h2o的技术，以其净化效率高、二次污染少而成为最有前途的技术之一。而该方法的关键是研发出具有良好的低温氧化活性、高温稳定性和价格低廉的催化剂。现今，常见的催化剂主要包括贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂具有较高的催化氧化能力，虽然具有较高的催化氧化活性，但是容易造成过氧化产物nox的排放造成二次污染，其较昂贵的价格也限制了其在催化净化领域的应用。相较于贵金属催化剂，过渡金属氧化物催化剂由于其价格低廉，较适宜的氧化还原能力，成为含氮有机污染物催化净化首选目标催化剂。
2、目前，国内外对于有机腈类含氮有机污染物的催化净化也进行了一些研究。zhang等(zhang yaoyu,et al.,journal of colloid and interface science,2021,584:193-203)采用溶胶凝胶法制备了ycuceox-hzsm-5催化剂用于乙腈的催化净化，并且在600ppmch3cn,5％o2,n2(balance gas),ghsv＝48000ml.g-1.h-1的气体环境下进行了活性评价。其中1.5cuceox-hzsm-5和2cuceox-hzsm-5催化剂表现出最好的催化氧化性能，乙腈的完全转化温度t100％为225℃。zhang等(zhang runduo
3、但是据我们所知，目前并没有使用mnox负载于sio2@ceo2核壳结构载体上的mnox/sio2@ceo2催化剂用于乙腈催化净化的文献或报道。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于使用尿素热分解沉淀法和浸渍法将mnox负载在sio2@ceo2核壳结构载体上，经过焙烧制备出mnox/sio2@ceo2催化剂。在本催化剂上，二氧化铈均匀包覆于二氧化硅微球表面形成核壳结构，且mnox在催化剂表面均匀分布，使得所得催化剂具有在低温下使乙腈达到较高的转化率，使得转化后的产品基本为n2或有少量氨气。
2、本专利技术的催化剂结构：锰的氧化物mnox负载在sio2@ceo2核壳结构载体上，且mnox在核壳结构载体表面均匀分布，所述的sio2@ceo2核壳结构为ceo2均匀包覆于sio2微球表面形成核壳结构。
3、ce元素的负载量为5-1wt％，优选7wt％，mn元素的负载量为7-25wt％优选14wt％。
4、催化剂合成具体步骤如下：
5、(1)采用传统的法制备sio2微球：
6、量取一定量乙醇和25％-28％氨水于烧杯中，室温下磁力搅拌混合10min。取适量teos(正硅酸四乙酯)逐滴加入到上述混合溶液中，溶液由无色透明逐渐变为白色悬浊液。悬浊液在室温下搅拌1h抽滤，分别用去离子水洗涤三次，乙醇洗涤两次，除去样品表面可能的离子残余后，置于80℃烘箱干燥12h，得到sio2微球。
7、(2)采用尿素热分解沉淀法制备sio2@ceo2核壳结构载体：
8、首先将sio2微球超声分散于去离子水中，加入ce(no3)3.6h2o搅拌5min后升温至90℃；取适量co(nh2)2溶解于去离子水中，分批加入到上述溶液中；co(nh2)2在上述溶液温度下缓慢分解产生nh3作为沉淀剂，使ce(no3)3.6h2o均匀的沉积在sio2微球表面制备成核壳结构载体；重复上述加入ce(no3)3.6h2o和滴加co(nh2)2步骤可调控ceo2负载量；负载时ce会有损失，所以相对实际负载量理论上要过量。
9、(3)采用浸渍法制备mnox/sio2@ceo2催化剂：首先取sio2@ceo2载体超声分散于去离子水中，取一定量mn(no3)4.4h2o于上述溶液中，持续搅拌6h后置于80℃烘箱内去除多余水分；固体取出在玛瑙研钵中研磨后，在马弗炉中以3℃每分钟升温速率升至450℃焙烧3h制得mnox/sio2@ceo2催化剂。
10、所制备的催化剂用于ch3cn催化净化生成氮气，进一步对应的温度为140-200℃。
11、所得催化剂在500ppm ch3cn,10％o2,he(balance gas),ghsv＝40000ml.g-1.h-1的气体环境不同温度下进行活性测试。
12、本专利技术中的催化剂创新性的利用核壳结构实现不同功能位点的分离，并且暴露更多反应活性位点，实现在低温下使乙腈达到较高的转化率，在含氮有机污染物催化净化领域具有较高的应用前景。
13、催化剂利用d8 advance型x射线衍射仪(xrd)、supra 55型的扫描电子显微镜(sem)和jeol-2010型透射电子显微镜(tem)对所制得催化剂的晶体结构、催化剂形貌进行了表征，利用岛津gc-2014c气相色谱(gc)和红外烟气分析仪进行相关催化剂对乙腈催化净化性能和选择性评价。结果表明，催化剂整体呈现大小、形貌规整的球形。通过sem、tem的元素面扫图可以看出，元素在催化剂表面均匀分布，二氧化硅和氧化铈形成明显的核壳结构。mnox/sio2@ceo2和mnox-ceo2催化剂都表现出对于催化净化乙腈优异的低温催化活性，但是选择性测试中mnox/sio2@ceo2催化剂表现出更高的n2选择性。
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1.一种MnOx/SiO2@CeO2催化剂，其特征在于，锰的氧化物MnOx负载在SiO2@CeO2核壳结构载体上，且MnOx在核壳结构载体表面均匀分布，所述的SiO2@CeO2核壳结构为CeO2均匀包覆于SiO2微球表面形成核壳结构。
2.按照权利要求1所述的催化剂，其特征在于，Ce元素的负载量为5-1wt％，优选7wt％，Mn元素的负载量为7-25wt％优选14wt％。
3.权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)SiO2微球的制备：量取乙醇和25％-28％氨水，室温下搅拌混合；取适量TEOS(正硅酸四乙酯)逐滴加入到上述混合溶液中，溶液由无色透明逐渐变为白色悬浊液；悬浊液在室温下搅拌1h抽滤，分别用去离子水洗涤三次，乙醇洗涤两次，除去样品表面可能的离子残余后，干燥，得到SiO2微球。
5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)首先将SiO2微球超声分散于去离子水中，加入Ce(NO3)3.6H2O搅拌5min后升温至90℃；取CO(NH2)2溶
6.权利要求1或2所述催化剂的应用，用于CH3CN催化净化生成氮气。
7.按照权利要求6的应用，催化剂净化对应的温度为140-200℃。
...【技术特征摘要】
1.一种mnox/sio2@ceo2催化剂，其特征在于，锰的氧化物mnox负载在sio2@ceo2核壳结构载体上，且mnox在核壳结构载体表面均匀分布，所述的sio2@ceo2核壳结构为ceo2均匀包覆于sio2微球表面形成核壳结构。
2.按照权利要求1所述的催化剂，其特征在于，ce元素的负载量为5-1wt％，优选7wt％，mn元素的负载量为7-25wt％优选14wt％。
3.权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)sio2微球的制备：量取乙醇和25％-28％氨水，室温下搅拌混合；取适量teos(正硅酸四乙酯)逐滴加入到上述混合溶液中，溶液由无色透明逐渐变为白色悬浊液；悬浊液在室温下搅拌1...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓积光，江云朋，戴洪兴，刘雨溪，敬林，王治伟，隗陆，冯莹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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