【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂制备，具体涉及一种具有多活性组分层的整体式vocs催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、挥发性有机化合物(vocs)是室外和室内空气中普遍存在的污染物，具有易挥发性、易扩散、毒性的特点，不仅能够通过接触和吸入危害人体健康，还能与一些气态污染物(如no2、so2)发生光化学反应形成光化学烟雾，此外也与大气中的强氧化剂发生反应生成二次有机气溶胶，对生态环境产生严重危害。
2、vocs的净化方法众多，主要分为回收技术(吸收法、吸附法、膜分离法、冷凝法等)和破坏技术(等离子体法、生物法、焚烧法、催化氧化法、光催化法等)。其中催化氧化法可以将vocs氧化成二氧化碳和水或其它相对无害的物质，以其高效、能耗低、二次污染小、操作简单等优势成为最有效的可行技术。在催化氧化中，降解vocs的速率很大程度上取决于催化材料的物理化学性质。
3、目前的催化剂研究常规呈现粉末状或颗粒状，存在压降大、床层阻力高、分离困难、回收性差等问题，不利于实际应用。因此研究人员非常关注整体式催化剂的研发与应用。目前使用的大多数整体式催化剂都通过挤出成型或浸渍法制备。但是这两种方法均存在样品制备复杂，表面活性物质易团聚，纳米粒子和载体之间的稳定性能差而导致活性成分易脱硫等缺点，难以保证催化性能。贵金属催化剂虽然具有良好的催化活性，但存在中毒失活、价格昂贵、资源短缺、易烧结中毒等问题。
4、cn114984942a公开了一种用于vocs催化燃烧的催化剂的制备方法，首先将铈和铝两类金属氧化物搅拌、溶解、离心、洗涤、干
5、cn112958110a公开了一种用于低浓度vocs的复合催化剂，首先对γ-al2o3进行改性，然后将改性后的γ-al2o3与氧化铜、氧化锰混合、球磨制备涂层浆液，最后将涂层浆液涂覆到陶瓷或铁铬铝载体上进行干燥焙烧。但是，该技术制备复杂，γ-al2o3的改性步骤众多，而且作为活性组分的氧化铜和氧化锰的来源未说明，合成制备还需要其他步骤，此外γ-al2o3和氧化铜、氧化锰的混合方式随机，容易出现不均的现象。此外，该技术采用涂覆的方式负载活性组分，涂覆过程繁琐难以控制涂层的厚度和均匀性，活性相组分容易发生团聚，且活性组分与载体的粘结性较差，易脱落。
6、因此，目前需要一种制备高效率、低成本、适用于工业生产和应用的非贵金属整体式催化剂。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种具有多活性组分层的整体式vocs催化剂及其制备方法与应用。该催化剂是选用泡沫金属为载体的具有多活性组分层的整体式催化剂。
2、为达到上述目的，本专利技术提供了一种具有多活性组分层的整体式vocs催化剂的制备方法，其中，该制备方法包括：
3、(1)将金属盐、沉淀剂、模板剂溶于溶剂中，搅拌得到混合溶液，将该混合溶液与泡沫金属进行一次水热反应，一次水热反应的产物经水冲洗、超声、干燥、焙烧后，得到焙烧产物；所述金属盐包括六水合硝酸钴；
4、(2)将kmno4与所述焙烧产物进行二次水热反应，二次水热反应的产物经水冲洗、干燥后，得到具有多活性组分层的整体式vocs催化剂。
5、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在步骤(1)中，所述金属盐：沉淀剂：模板剂的摩尔比为2-8:10-40:0-32，更优选为3-6:10-20:1-16。
6、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在一次水热反应中，所述金属盐、沉淀剂与模板剂的质量之和与所述预处理的泡沫金属的质量比为1.6-8.1:1。
7、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在二次水热反应中，所述kmno4与所述焙烧产物的质量比为0.22-2.2:1。
8、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在步骤(1)中，所述超声时间为2-10min，优选为5min。
9、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，在步骤(1)中，所述搅拌的时间为10-40min，优选为30min。
10、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述kmno4是以kmno4溶液的形式参与反应的，该kmno4溶液是通过将kmno4溶解于水中并搅拌30min得到的。在二次水热反应中，使用kmno4溶液可以不需要焙烧就能形成mno2，且无需再次加入沉淀剂，简化了制备步骤。
11、在一些具体实施方案中，优选地，所述kmno4溶液的溶度为0.01-0.1mol/l。
12、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述泡沫金属为泡沫镍和/或泡沫铜。
13、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述泡沫金属的厚度为1-2mm，孔密度为80-120ppi。
14、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述金属盐还可以包括其他金属盐，即所述金属盐可以为六水合硝酸钴或者六水合硝酸钴与其他金属盐的组合。
15、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述其他金属盐包括九水硝酸铁、九水硝酸铝、九水硝酸镍、三水硝酸铜、六水硝酸锌、六水硝酸镁、硝酸锰、六水硝酸铈、六水硝酸镧中的一种或两种以上的组合。
16、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，当所述金属盐为六水合硝酸钴与其他金属盐的组合时，所述六水合硝酸钴：其他金属盐的摩尔比为2-4:1-2，更优选为2:1。
17、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，当其他金属盐是两种以上金属盐时，可以保持所用金属盐的总摩尔量一致，选择合适的摩尔比，如六水合硝酸钴：九水硝酸铁：六水硝酸铈＝1-3:0.5-1:0.1-0.5，更优选为2:0.5:0.5。
18、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述模板剂为氟化铵和/或十六烷基三甲基溴化铵(ctab)。
19、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述沉淀剂为尿素。选用尿素作为沉淀剂可以使活性组分原位沉积(原位生长)在泡沫镍表面；同时尿素的添加量也会影响沉积效果，若不添加尿素，活性组分在泡沫金属上的负载量将降低。
20、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，所述混合溶液的溶剂包括水、乙醇、甲醇中的一种或两种以上的组合。更优选地，当所述金属盐的添加量为2-8mmol时，所述溶剂的体积为50-150ml。
21、根据本专利技术的具体实施方案，优选地，该制备方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有多活性组分层的整体式VOCs催化剂的制备方法，其中，该制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述KMnO4是以KMnO4溶液的形式参与反应的；所述KMnO4溶液的溶度为0.01-0.1mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述泡沫金属为泡沫镍和/或泡沫铜；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述金属盐还包括其他金属盐，所述其他金属盐包括九水硝酸铁、九水硝酸铝、九水硝酸镍、三水硝酸铜、六水硝酸锌、六水硝酸镁、硝酸锰、六水硝酸铈、六水硝酸镧中的一种或两种以上的组合；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述模板剂为氟化铵和/或十六烷基三甲基溴化铵；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该制备方法还包括将泡沫金属依次浸泡到稀盐酸、乙醇中进行预处理的步骤；
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述一次水热反应的温度为100-160℃，所述一次水热反应的时间为6-16h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述二次水热反应的温度为140-
9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述焙烧的温度为300-500℃，所述焙烧的时间为1-3h。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述一次水热反应之后还包括回收过程；
11.一种具有多活性组分层的整体式VOCs催化剂，其是由权利要求1-10任一项所述的整体式VOCs催化剂的制备方法得到的。
12.权利要求11所述的具有多活性组分层的整体式VOCs催化剂在净化挥发性有机化合物污染物领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有多活性组分层的整体式vocs催化剂的制备方法，其中，该制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述kmno4是以kmno4溶液的形式参与反应的；所述kmno4溶液的溶度为0.01-0.1mol/l。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述泡沫金属为泡沫镍和/或泡沫铜；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述金属盐还包括其他金属盐，所述其他金属盐包括九水硝酸铁、九水硝酸铝、九水硝酸镍、三水硝酸铜、六水硝酸锌、六水硝酸镁、硝酸锰、六水硝酸铈、六水硝酸镧中的一种或两种以上的组合；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述模板剂为氟化铵和/或十六烷基三甲基溴化铵；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该制备方法还包括将泡沫金属依次浸泡到稀盐酸、...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈超祺，朱繁，史光，蔡长青，徐继法，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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