一种VOCs催化氧化的高性能吸附、吸波型催化剂，结构式为Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛或者CNDs-Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛，其中CNDs是改性剂，Cu和Mn是催化活性组分，Ce是助催化金属，TiO2-分子筛为载体，本发明专利技术同时提供了该催化剂的制备方法，本发明专利技术利用多种材料的组合优势，大大降低了处理成本，最大化利用能源，以达到在微波辐照下所能达到的更好的VOCs催化氧化效果。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种VOCs催化氧化的高性能吸附、吸波型催化剂，结构式为Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛或者CNDs-Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛，其中CNDs是改性剂，Cu和Mn是催化活性组分，Ce是助催化金属，TiO2-分子筛为载体，本专利技术同时提供了该催化剂的制备方法，本专利技术利用多种材料的组合优势，大大降低了处理成本，最大化利用能源，以达到在微波辐照下所能达到的更好的VOCs催化氧化效果。【专利说明】VOCs催化氧化的高性能吸附、吸波型催化剂及其制备
本专利技术涉及一种TiO2-分子筛催化剂及其制备。
技术介绍
针对气态挥发性有机物的处理技术，催化氧化法因节能、高效以及氧化彻底等优点而广泛应用。其中催化剂的制备与使用成为本技术的关键，保加利亚的Andreeva D等采用了 TiO2XeO2和Al2O3为载体，负载贵金属Au与过渡金属Mo和V氧化物以催化氧化苯；德国的Fdrster H等以沸石为载体负载Pd和Cu最终完全氧化苯。另外，韩国、巴西、西班牙、法国、葡萄牙等国家的学者也都针对处理挥发性有机物的催化剂的制备及应用进行了深入研究。国内开展该项研究的学者有浙江大学陈敏、郑小明和周仁贤等，中科院大连化物所的申文杰等，北京化工大学的季生福等，华南理工大学的李忠等，哈尔滨工业大学的尤宏和姚杰等，台湾国立成功大学的Chu H等，四川大学的龚茂初等和中科院成都有机化学研究所的蒋毅等。他们以不锈钢丝网、蒙脱土、粘土、MnO2, CeO2, SiO2, A1203、TiO2、活性炭、沸石等为载体，负载贵金属Pt、Pd、Au与Rh等，或者过渡金属Cu、Mn、Co、Fe、Mo、V、Zr和Cs等，掺杂稀土元素Ce、La和Y等催化氧化苯、甲苯和二氯乙烷等挥发性有机物，取得了优异的结果。不同于传统电加热来提供氧化高温条件，微波的选择性加热使得腔体温度远低于反应床层温度，从而有利于反应热的散发。针对微波加热，台湾的Tai HS等将活性炭与微波结合高温热解苯和甲苯，日本山梨大学的Kanno Y等以Co/ □ _A1203、Ni/ □ _A1203、Pt/ □ -Al2O3和Ni/Si02为催化剂，微波作用下应用氢气还原三氯乙烯。碳纳米点是一种新型纳米碳材料，被广泛应用于光催化领域。Tang, D.等报道了碳纳米点可以有效的增强BiVO4的光催化效果。CdS负载碳纳米点后展现了良好的光催化活性。然而，碳纳米点修饰催化剂后增强其微波加热条件下的催化性能的结果还鲜有报道。对挥发性有机废气催化燃烧的实验研究文献(赵胜伟.CuMnOx/ □ -Al2O3对挥发性有机废气催化燃烧的实验研究.西安:西安建筑科技大学.2008)记载了一种活性氧化铝负载铜锰复合氧化物催化剂的制备，采用浸溃法制备CuMnOx/ □ -Al2O3催化剂:将成品口 -Al2O3破碎，筛选出10?20目颗粒作为催化剂载体备用；将Cu(NO3)2 -H2O固体和Mn(NO3)2溶液按照Cu/Mn —定原子比配制成一定浓度的溶液作为浸溃液；将Y — Al2O3载体置于浸溃液中，并置于摇床中间歇震荡，浸溃约24h ;过滤，于110°C下干燥12h ;在一定温度下于马弗炉中焙烧4h。即得到实验所需CuMnOx/ □ -Al2O3 催化剂。该技术中，铜锰活性组分缺少助催化金属元素，催化氧化效果较低；铜锰比例在微波加热催化氧化下不是最佳比例；若Al2O3载体催化剂在微波加热条件下反应，则升温效果不佳。文献(曹振娟.金属掺杂纳米TiO2制备及降解室内甲苯研究.浙江:浙江大学.2006)记载了一种金属掺杂纳米TiO2催化剂的制备:钛酸丁酯、水、C2H5OH, CH3C00H、金属离子的盐溶液按摩尔比为1: (2?5):14:7: (0.001?I)混和，搅拌Ih后静置，待其形成凝胶后置于烘箱中80°C烘ld，后于马弗炉中一定温度下灼烧，一定时间后取出，碾钵中碾成细粉，得到金属离子掺杂的纳米TiO2粒子。该技术中，溶胶凝胶法制备过程中一般需要以有机钛为原料，成本较高；二氧化钛增强热稳定效果的优势没有发挥出来；纳米TiO2粒子不如分子筛类载体更利于金属活性组分分散，效率相对低下。文献(Ying Liu, Yuxiang Yu, and Weide Zhang.Carbon quantum dots-doped CdSmicrospheres with enhanced photocatalytic performance.Journal of Alloys andCompounds, 2013.569102-110.)记载了一种CdS微球颗粒负载碳纳米点催化剂,取1.0mmolCd (NO3) 2 *4H20, 3.0mmol硫脲以及0.6OmmoI谷胱甘肽混合并高速搅拌Ih至混合均勻,加入到50ml不锈钢反应釜中密封以200°C加热反应3.5h。沉积物经离心分离和80°C干燥12h后加入一定量碳纳米点溶液中，经过干燥煅烧，得到CdS微球颗粒负载碳纳米点催化剂。该技术中，碳纳米点仅用于增强光催化效果比较局限，没有应用到传统加热催化氧化领域；没有利用碳的微波吸波升温能力；没有利用到碳纳米点的负载后增强催化剂的疏水性和化学吸附能力。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种VOCs催化氧化的高性能吸附、吸波型催化剂及其制备，利用多种材料的组合优势，降低成本，最大化利用能源，以达到在微波辐照下所能达到的更好的VOCs催化氧化效果。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种VOCs催化氧化的高性能吸附、吸波型催化剂，结构式为Cu-Mn-Ce/Ti02-分子筛，其中Cu和Mn是催化活性组分，Ce是助催化金属，TiO2-分子筛为载体，各组分以Cu:Mn:Ce = TiO2-分子筛=(2-5): (2-5):1: (90-110)的重量比负载于TiO2-分子筛复合载体上。该催化剂的制备方法包括如下步骤:步骤一，制备TiO2溶胶；步骤二，将TiO2溶胶与分子筛颗粒按质量比1: (10-15)混合均匀，于烘箱中105°C下干燥2h，接着在马弗炉中500°C下焙烧2.5h，冷却后得到TiO2-分子筛复合载体；步骤三，将所得TiO2-分子筛复合载体90-1 IOg浸入Cu (NO3) 2、Mn(NO3)2及CeNO3混合溶液中，TiO2-分子筛复合载体:Cu:Mn:Ce= (90-110): (2-5): (2-5): 1，室温下震荡6h，106°C下干燥12h，马弗炉中高温焙烧4h，冷却后即得Cu-Mn-Ce/Ti02_分子筛催化剂。所述步骤一中TiO2溶胶的制备过程是:将15-20ml无水乙醇与1_1.5ml去离子水以及2-2.5ml乙酰丙酮混合成滴加溶液，匀速滴入15-20ml无水乙醇与20-25ml钛酸丁酯的混合液中，磁力搅拌3_4h，得到均匀、透明TiO2溶胶。所述步骤二中分子筛的具体选型是5A分子筛，孔径5埃，有效孔径0.5?0.57nm,分子式:0.75Ca0.0.25Na20.Al2O3.2Si02.4.5H20。所述TiO2分子筛复合载体在混合溶液中，Cu负载量为(4.03%土 1.5%)，Mn负载量为(4.24%±1.5%), Ce 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种VOCs催化氧化的高性能吸附、吸波型催化剂，其特征在于，结构式为Cu‑Mn‑Ce/TiO2‑分子筛，其中Cu和Mn是催化活性组分，Ce是助催化金属，TiO2‑分子筛为载体，各组分以Cu:Mn:Ce:TiO2‑分子筛=(2‑5):(2‑5):1:(90‑110)的重量比负载于TiO2‑分子筛复合载体上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卜龙利，孙剑宇，杨力，刘海楠，张钰彩，廖建波，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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