一种MnO2-CeO2-MXene脱硝催化剂及其制备方法技术

技术编号：41146378 阅读：7 留言：0更新日期：2024-04-30 18:14

本发明专利技术公开了一种MnO<subgt;2</subgt;‑CeO<subgt;2</subgt;‑MXene脱硝催化剂及其制备方法，属于脱硝催化剂制备技术领域，本发明专利技术以MXene材料为催化剂载体，金属铈盐为催化剂前驱体，高锰酸钾为氧化剂，通过将它们在室温下研钵中混合研磨后，再放置于一定温度的烘箱中恒温反应一段时间，最后经过滤、洗涤和干燥后制得。该催化剂均匀负载在MXene载体表面。MXene载体的层状结构和化学活性为锰铈混合氧化物催化剂的分散和固定提供了充足的比表面积和反应位点，混合氧化物的无定形结构和多孔形貌使催化剂具有较高的低温脱硝活性和抗硫性能。本发明专利技术制得的MnO<subgt;2</subgt;‑CeO<subgt;2</subgt;/MXene脱硝催化剂合成工艺简单，绿色环保，显示出较好的工业应用前景。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于脱硝催化剂制备，具体地，涉及一种mno2-ceo2-mxene脱硝催化剂及其制备方法。

技术介绍

1、随着环保意识的日益增强以及国家对环保技术的日益重视，开发新的脱硝催化剂及其制备技术的研究具有相当的必要性和迫切性。

2、目前，商业化的v2o5+wo3(moo3)/tio2催化剂存在毒性大、活性温度窗口高、制备方法复杂等问题。近十几年来，研究人员在脱硝催化剂领域开展了大量的研究，并获得了一系列性能优良的催化剂，其中mn基催化剂在中低温下显示出较好的脱硝活性，并具有廉价、低毒和环保等优点，添加其它金属元素后还可提高它的分散性和抗毒化能力。

3、二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物，即mxene材料，是由层状陶瓷材料max相刻蚀去除a元素后得到的一类新型二维纳米材料。mxene的化学式可表示为mn+1xntx，其中m代表前过渡金属元素(sc、ti、v、cr、zr、nb、mo等)，x代表c或/和n元素，tx代表表面端基(-o、-oh、-f等)。由于max相组成和结构的多样性，由其衍生的mxene材料也成为二维材料中最为庞大的一个家族，理论预测有100多种，目前已合成的有40多种。mxene材料发展至今只有十年多时间，但组成和结构的多样性赋予了mxene材料丰富可调的电、磁、光、热和机械等性能，其研究方向也几乎涵盖了能源、催化、吸附分离、传感探测、电磁屏蔽、生物医用、气体存储等所有前沿领域，成为继石墨烯之后二维纳米材料领域一颗冉冉升起的新星。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于制备一种以mxene为载体，锰铈混合氧化物为催化剂活性组份的低温脱硝催化剂及其制备方法，以解决上述技术背景中提到的商用催化剂毒性大、活性温度窗口高、制备方法复杂等问题。

2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种mno2-ceo2-mxene脱硝催化剂的制备方法为：

4、以mxene材料为催化剂载体，金属铈盐为催化剂前驱体，高锰酸钾为氧化剂，通过将它们在室温下研钵中混合研磨一定时间后，再放置于一定温度的烘箱中恒温反应一段时间，最后经过滤、洗涤和干燥后制得。

5、较为具体的，包括以下步骤：

6、(1)将mxene材料放置于研钵中，然后加入一定量金属铈盐固体并于室温下进行研磨混合0.5～5h，直至形成分散均匀的粉末状混合物；

7、(2)称取一定量的高锰酸钾固体，加入步骤(1)的混合物中，继续于室温条件下研磨0.5～5h，直至形成分散均匀的粉末状混合物；

8、(3)将步骤(2)中的混合物放入50～160℃的烘箱中恒温反应0.5-72h；

9、(4)取出步骤(3)中的反应物，待冷却至室温后用去离子水进行抽滤，直至滤液为无色，然后将过滤得到的产物放置于50～120℃的真空干燥箱中进行干燥，即可得到不同催化剂负载量的mno2-ceo2/mxene脱硝催化剂。

10、进一步地，所述mxene材料通过如下步骤制备：称取氟化锂加入到装有浓盐酸和去离子水混合溶液的聚四氟乙烯反应釜中，搅拌15min后，缓慢加入ti3alc2，并于35℃下继续搅拌反应48h,然后将获得的产物用1m的盐酸溶液离心清洗多次，直至ph＞6，最后将洗涤好的产物进行抽滤和60℃的真空干燥，得到mxene载体；其中，氟化锂、浓盐酸、去离子水、ti3alc2的用量比为2g:31ml:9ml:2g。

11、进一步地，所述的金属铈盐为硝酸铈、氯化铈和硫酸铈中的任意一种，金属铈盐与高锰酸钾中的ce和mn的摩尔数之比为1:9～7:3。

12、进一步地，mxene材料和混合金属盐(包括金属铈盐和高锰酸钾)按质量比1:10～10:1进行配制。

13、本专利技术的另一个目的在于提供一种mno2-ceo2-mxene脱硝催化剂，通过上述方法制备而得。该催化剂均匀负载在mxene载体表面。mxene载体的层状结构和化学活性为锰铈混合氧化物催化剂的分散和固定提供了充足的比表面积和反应位点，混合氧化物的无定形结构和多孔形貌使催化剂具有较高的低温脱硝活性和抗硫性能。

14、本专利技术的有益效果：

15、相比于常规的脱硝催化剂制备技术，本专利技术以mxene为载体材料，金属铈盐为前驱体，高锰酸钾为氧化剂，通过低温固相研磨的方法，制得锰铈混合氧化物脱硝催化剂。整个合成工艺流程简单，所选原料均具有低毒性的特点，并显示出较高的低温脱硝活性和抗硫性能，具有较好的工业应用前景。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种MnO2-CeO2-MXene脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，如下：

2.根据权利要求1所述的一种MnO2-CeO2-MXene脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的一种MnO2-CeO2-MXene脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述MXene材料通过如下步骤制备：称取氟化锂加入到装有浓盐酸和去离子水混合溶液的聚四氟乙烯反应釜中，搅拌15min后，缓慢加入Ti3AlC2，并于35℃下继续搅拌反应48h,然后将获得的产物用1M的盐酸溶液离心清洗多次，直至PH＞6，最后将洗涤好的产物进行抽滤和60℃的真空干燥，得到MXene载体。

4.根据权利要求3所述的一种MnO2-CeO2-MXene脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，氟化锂、浓盐酸、去离子水、Ti3AlC2的用量比为2g:31mL:9mL:2g。

5.根据权利要求2所述的一种MnO2-CeO2-MXene脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述的金属铈盐为硝酸铈、氯化铈和硫酸铈中的任意一种，金属铈盐与高锰酸钾中的Ce和Mn的摩尔数之比为1:9～7:3。

6.根据权利要求2所述的一种MnO2-CeO2-MXene脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，MXene材料和混合金属盐按质量比1:10～10:1进行配制。

7.一种MnO2-CeO2-MXene脱硝催化剂，其特征在于，根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制备而成。

...

【技术特征摘要】

1.一种mno2-ceo2-mxene脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，如下：

2.根据权利要求1所述的一种mno2-ceo2-mxene脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的一种mno2-ceo2-mxene脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述mxene材料通过如下步骤制备：称取氟化锂加入到装有浓盐酸和去离子水混合溶液的聚四氟乙烯反应釜中，搅拌15min后，缓慢加入ti3alc2，并于35℃下继续搅拌反应48h,然后将获得的产物用1m的盐酸溶液离心清洗多次，直至ph＞6，最后将洗涤好的产物进行抽滤和60℃的真空干燥，得到mxene载体。

4.根据权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钧伟，刘越，汪谢，江彬彬，张楠，王欢，
申请(专利权)人：安庆市长三角未来产业研究院，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人