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 PDF

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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

一种Ce改性Ag/Mn2O3催化剂稳定性的原位熔融盐法
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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