CN105289582B - 一种氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂的制备方法 - Google Patents

一种氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及氧化锌纳米棒担载氧化锰催化剂及制备方法。该催化剂采用浸渍法将活性组分氧化锰负载到氧化锌纳米棒上,活性组分锰基氧化物与载体有着较强的相互作用,暴露出较多的活性位,提高常温常压下NO催化氧化活性。本发明工艺简单,成本低廉可以应用于停车场、地下商场和城市公路隧道中NO污染物的高效净化处理,具有重要的社会意义和实际应用价值。

Description

一种氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化锌纳米棒担载的氧化锰催化剂及制备,应用于隧道、停车场、地下商场和城市公路隧道中常温低浓度NO 的脱除净化,并且能够长时间保持高转化率和高活性。
背景技术
氮氧化物(NOx)是形成硝酸型酸雨和光化学烟雾、破坏臭氧层的主要大气污染物之一,具有很强的毒性。隧道,停车场等半封闭空间由于自然通风受到限制,机动车排放的尾气无法及时排出,氮氧化物(NOx)累积,空气污染严重。其中,一氧化氮(NO)占NOx 总量的90%-95%,NO 有效的脱除净化显得尤为重要。NO的治理技术包括催化还原法、催化分解法、等离子体法、液体吸收法、吸附法、微生物法等,其活性都相对较低。NO常温催化氧化催化剂载体的选择很重要,一方面能够提高催化剂的原子利用率,另一方面能够降低催化剂的成本;所以亟需寻找一种廉价、高效的载体来提高催化剂的活性。
氧化锌纳米棒各向异性,有利于负载的氧化锰暴露高活性晶面,提高了原子利用率,提高了其活性;另一方面利用氧化锌纳米棒作载体催化剂的成本能够得到一定程度降低。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提供一种氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂的制备方法。
一种氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂的制备方法,其特征在于,利用氧化锌纳米棒各向异性暴露氧化锰的不同晶面,其制备步骤包括:
(1)将六水合硝酸锌加入到甲醇水溶液中,常温搅拌均匀,将氢氧化钾甲醇溶液缓慢加入上述溶液形成反应液,然后将反应液加热到90摄氏度,保温2小时,然后迅速冷凝到0摄氏度,最后将反应液再次加热到90摄氏度,保温15小时;
(2)将步骤(1)所得混合溶液抽滤时用去离子水和95%乙醇清洗至滤液为无色,过滤出所得沉淀并烘干即制得氧化锌纳米棒;
(3)将氧化锌纳米棒浸渍于硝酸锰溶液中,持续搅拌4小时,放入110摄氏度烘箱烘干12小时,然后充分研磨;
(4)最后将上述粉末在300-400摄氏度下焙烧3小时,随炉降温后,即制得所述氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂。
步骤(1)中六水合硝酸锌溶液的浓度为0.03mol/L,氢氧化钾溶液的浓度为0.04mol/L,六水合硝酸锌与氢氧化钾的摩尔比为1:1.6。
步骤(3)中硝酸锰溶液的浓度为1.4mol/L;氧化锌与硝酸锰的摩尔比为1:4.5。
本发明人经研究发现氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂,其常温催化氧化NO的寿命较高并且降低了催化剂的成本。
附图说明
图1为本发明实施中所制得的氧化锌纳米棒担载氧化锰催化剂的XRD 图谱。
图2为实施例一、实例二的氧化锌纳米棒担载氧化锰低浓度NO常温脱除性能测试结果的图,测试条件为:反应气NO浓度~10ppm、O2浓度21%、载气N2,温度~30℃,空速120000mL·h-1·g-1
具体实施方式
以下实例结合附图用于更详细地说明本发明,但本发明并不限于此。
对本发明的氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化材料进行常温脱除低浓度NO的测试。测试方法可为:在反应器中通入含氧NO废气,所述的含氧NO废气中包括NO,N2和O2,以含氧NO废气中的O2为氧化剂,在室温(30℃±5℃)条件下将NO催化氧化脱除。其中,所述的含氧NO废气中O2含量为~21%,NO 的含量为~10ppm,其余为N2。高空速为120000mL·h-1·g-1。氧化锌纳米棒负载氧化锰基催化材料的用量为0.25g。
实施例 1:
将0.3g氧化锌纳米棒分散在1.4mol/L的硝酸锰溶液中,并超声4小时,然后放入110摄氏度烘箱里12个小时,充分研磨后,在200摄氏度下焙烧3小时,随炉降温后,即制得所述氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂,记为:MZ200。
实施例 2:
将0.3g氧化锌纳米棒分散在1.4mol/L的硝酸锰溶液中,并超声4小时,然后放入110摄氏度烘箱里12个小时,充分研磨后,在300摄氏度下焙烧3小时,随炉降温后,即制得所述氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂,记为:MZ300。
实施例3:
将0.3g氧化锌纳米棒分散在1.4mol/L的硝酸锰溶液中,并超声4小时,然后放入110摄氏度烘箱里12个小时,充分研磨后,在400摄氏度下焙烧3小时,随炉降温后,即制得所述氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂,记为:MZ400。

Claims (3)

1.一种氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂的制备方法,其特征在于,利用氧化锌纳米棒各向异性暴露氧化锰的不同晶面,其制备步骤包括:
(1)将六水合硝酸锌加入到甲醇水溶液中,常温搅拌均匀,将氢氧化钾甲醇溶液缓慢加入上述溶液形成反应液,然后将反应液加热到90摄氏度,保温2小时,然后迅速冷凝到0摄氏度,最后将反应液再次加热到90摄氏度,保温15小时;
(2)将步骤(1)所得混合溶液抽滤时用去离子水和95%乙醇清洗至滤液为无色,过滤出所得沉淀并烘干即制得氧化锌纳米棒;
(3)将氧化锌纳米棒浸渍于硝酸锰溶液中,持续搅拌4小时,放入110摄氏度烘箱烘干12小时,然后充分研磨;
(4)最后将上述粉末在300-400摄氏度下焙烧3小时,随炉降温后,即制得所述氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂。
2.根据权利要求1 所述一种氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中六水合硝酸锌溶液的浓度为0.03mol/L,氢氧化钾溶液的浓度为0.04mol/L,六水合硝酸锌与氢氧化钾的摩尔比为1:1.6。
3. 根据权利要求1 所述一种氧化锌纳米棒担载氧化锰基催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)中硝酸锰溶液的浓度为1.4mol/L;氧化锌与硝酸锰的摩尔比为1:4.5。
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