CN105771987B - 一种Ce改性Ag/Mn2O3催化剂稳定性的原位熔融盐法 - Google Patents
一种Ce改性Ag/Mn2O3催化剂稳定性的原位熔融盐法 Download PDFInfo
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Abstract
一种Ce改性Ag/Mn2O3催化剂稳定性的原位熔融盐法,属于纳米材料制备领域。首先将按比例称量的NaNO3、NaF、MnSO4、AgNO3和Ce(SO4)2混合均匀后,转移至马弗炉内,以1℃/min的速率从室温升至420℃,保温2h,自然冷却至室温,经溶解、抽滤、洗涤、干燥后,即得Ce改性的Ag/Mn2O3催化剂。本发明所述方法原料廉价易得、制备过程简单、产物形貌可控。Ce改性的Ag/Mn2O3催化剂对催化氧化消除VOC不仅具有高的净化效率,而且稳定性(即使用寿命)显著提高。
Description
技术领域
本发明创新性的提出在熔融盐体系中,原位引入稀土元素Ce来改性 Ag/Mn2O3催化剂的稳定性,具体地说涉及在NaNO3和NaF熔融盐体系中原位制备Ce改性Ag/Mn2O3催化剂的方法,属于纳米材料制备领域。
背景技术
挥发性有机物(VOC)是主要的大气污染物之一。催化氧化法是消除低浓度VOC有效技术之一。目前用于催化氧化消除VOC的催化剂主要有负载型贵金属催化剂和金属氧化物催化剂。负载型贵金属催化剂虽然对VOC氧化反应表现出较高的催化活性,但是其成本较高。在我们课题组前期工作(ZL 201410333928.1;Environ.Sci.Technol.2015,49,11089-11095)中,我们发明了 Mn2O3纳米线担载超低含量Ag纳米颗粒催化剂的原位熔融盐法。虽然Mn2O3纳米线担载超低含量Ag纳米催化剂对VOC氧化反应具有很高的初始净化效率,但稳定性很差,持续反应2小时后,VOC转化率就降至50%以下。为将Mn2O3纳米线担载的超低含量Ag纳米催化剂拓展至催化净化工业VOC流程,迫切需要提高其催化氧化消除VOC的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于,通过稀土元素Ce的改性,提高Mn2O3纳米线担载的超低含量Ag纳米催化剂催化氧化消除VOC的稳定性。
一种Ce改性Ag/Mn2O3催化剂稳定性的原位熔融盐法,其特征在于,按比例称量的NaNO3、NaF、MnSO4、AgNO3和Ce(SO4)2混合均匀后,转移至马弗炉内,以1℃/min的速率从室温升至420℃,保温2h,自然冷却至室温,经溶解、抽滤、洗涤、干燥后,即得Ce改性的Ag/Mn2O3催化剂。
优选NaNO3与NaF的质量比为49:1,NaNO3和NaF的总质量与MnSO4的质量比为30:1,Ag的负载量为0.025–2.1wt%,CeO2的负载量为0.06–2.31wt%。优选Ag的负载量为0.06wt%,CeO2的负载量为0.63wt%。
本发明所述方法原料廉价易得、制备过程简单、产物形貌可控。Ce改性的 Ag/Mn2O3催化剂对催化氧化消除VOC不仅具有高的净化效率,而且稳定性(即使用寿命)显著提高。其中,甲苯在0.63wt%CeO2-0.06wt%Ag/Mn2O3纳米线催化剂上,在甲苯浓度为1000ppm、甲苯与氧气摩尔比为1/400和空速为20000 mL/(g h)条件下,完全转化所需的温度为205℃,持续反应50h后,甲苯转化率仅下降了10%。
附图说明
图1为对比例1中所制得0.025–2.1wt%Ag/Mn2O3纳米线催化剂在甲苯浓度为1000ppm、甲苯与氧气摩尔比为1/400和空速为20000mL/(g h)条件下催化氧化消除甲苯的活性图。
图2为对比例1中所制得0.06wt%Ag/Mn2O3纳米线催化剂在甲苯浓度为 1000ppm、甲苯与氧气摩尔比为1/400、空速为20000mL/(g h)和反应温度为205 ℃条件下催化氧化消除甲苯的稳定性图。
图3为实施例1中所制得0.06–2.31wt%CeO2-0.06wt%Ag/Mn2O3纳米线催化剂在甲苯浓度为1000ppm、甲苯与氧气摩尔比为1/400和空速为20000mL/(g h)条件下催化氧化消除甲苯的活性图。
图4为实施例1中所制得0.06–2.31wt%CeO2-0.06wt%Ag/Mn2O3纳米线催化剂在甲苯浓度为1000ppm、甲苯与氧气摩尔比为1/400、空速为20000mL/(g h) 和反应温度为190-220℃条件下催化氧化消除甲苯的稳定性图。
具体实施方式
为进一步了解本发明,下面以实施例作详细说明,并给出附图描述本发明所得Ce改性Ag/Mn2O3催化剂催化氧化消除VOC的性能,但本发明并不限于以下实施例。
对比例1:称取0.4g硝酸银,置于烧杯中,加入40mL去离子水,搅拌10 min使其混合均匀,并转移至50mL容量瓶内,进行定容。即可得到硝酸银溶液,静置待用。称取29.4gNaNO3、0.6g NaF、1.0g MnSO4置于100mL坩埚内,取0.05mL、0.26mL、0.5mL、1.0mL和5.1mL配置好的硝酸银溶液,逐滴加入到坩埚内,置于80℃烘箱进行干燥。完全烘干后,在球磨机内球磨15 min,使其混合均匀,然后转移至马弗炉内焙烧,以1℃/min的速率从室温升至 420℃,保温2h,自然冷却至室温,经溶解、抽滤、洗涤、干燥后,即得0.025 wt%、0.06wt%、0.13wt%、0.26wt%和2.1wt%Ag/Mn2O3纳米线催化剂。
实施例1:称取0.4g硝酸银,置于烧杯中,加入40mL去离子水,搅拌10 min使其混合均匀,并转移至50mL容量瓶内,进行定容。即可得到硝酸银溶液,静置待用。称取0.17g硫酸铈,置于烧杯中,加入40mL去离子水,搅拌 10min使其混合均匀,并转移至50mL容量瓶内,进行定容。即可得到硫酸铈溶液,静置待用。称取29.4g NaNO3、0.6g NaF、1.0g MnSO4置于100mL坩埚内,取0.26mL配置好的硝酸银溶液,以及0.16mL、0.47mL、0.79mL、1.58 mL、4.7mL和7.9mL配置好的硫酸铈溶液,逐滴加入到坩埚内,置于80℃烘箱进行干燥。完全烘干后,在球磨机内球磨15min,使其混合均匀,然后转移至马弗炉内焙烧,以1℃/min的速率从室温升至420℃,保温2h,自然冷却至室温,经溶解、抽滤、洗涤、干燥后,即得0.06wt%、0.12wt%、0.22wt%、0.63 wt%、1.76wt%和2.31wt%CeO2-0.06wt%Ag/Mn2O3纳米线催化剂。
本发明所述方法原料廉价易得、制备过程简单、产物形貌可控。Ce改性的 Ag/Mn2O3催化剂对催化氧化消除VOC不仅具有高的净化效率,而且稳定性(即使用寿命)显著提高。所得0.63wt%CeO2-0.06wt%Ag/Mn2O3纳米线催化剂在甲苯浓度为1000ppm、甲苯与氧气摩尔比为1/400和空速为20000mL/(g h)条件下,在205℃即可将甲苯完全转化,且持续反应50h后,甲苯转化率仅下降了 10%,具有良好的应用前景。
Claims (2)
1.一种Ce改性Ag/Mn2O3催化剂稳定性的原位熔融盐法,其特征在于,按比例称量的NaNO3、NaF、MnSO4、AgNO3和Ce(SO4)2混合均匀后,转移至马弗炉内,以1℃/min的速率从室温升至420℃,保温2h,自然冷却至室温,经溶解、抽滤、洗涤、干燥后,即得Ce改性的Ag/Mn2O3催化剂;NaNO3与NaF的质量比为49:1,NaNO3和NaF的总质量与MnSO4的质量比为30:1;Ag的负载量为0.025–2.1wt%,CeO2的负载量为0.06–2.31wt%。
2.按照权利要求1的一种Ce改性Ag/Mn2O3催化剂稳定性的原位熔融盐法,其特征在于,Ag的负载量为0.06wt%,CeO2的负载量为0.63wt%。
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