[发明专利]一种羧酸酯类催化燃烧用CuCoMnFe/TiO2催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种羧酸酯类催化燃烧用CuCoMnFe/TiO2催化剂的制备方法，尤其涉及一种用于羧酸酯类催化燃烧用CuCoMnFe/TiO2催化剂的制备方法，属于催化燃烧环境保护技术领域。

背景技术

有机废气主要来源于石油化工过程的排放，有机废气中常含有烃类有机物、含氧有机物、含氮硫卤素有机物等。这些有害气体多数易燃易爆，其大量排放不但对局部区域生态环境而且对地球环境产生了严重的影响，还是会引起大气光化学烟雾、温室效应和臭氧层破坏的二次污染原因之一。

治理有机废气的方法主要分为回收技术和降解技术两大类，其中回收技术包括：吸附、吸收、冷凝和膜分离等技术；降解技术包括：催化燃烧、热力燃烧、直接燃烧、光催化、生物降解等技术。因为催化燃烧所需能量比直接燃烧的低，效率高、能耗低、压降小、所需设备体积小、造价低、分解产物为二氧化碳和水；并且基本上不产生二次污染，已成为最有优势的有机废气脱除方法之一。

通常工业上用于催化燃烧催化剂是Pd和Pt等。但是，贵金属催化剂尚存一些缺点，如价格昂贵、资源有限、抗毒性能差等，使这类催化剂的持续应用受到一定限制。由于复合金属氧化物催化剂存在多种晶相、微观结构、相互协同作用等多方面因素，使其具有较好的催化活性，是催化燃烧领域的研究热点。N.Aguero等[AppliedCatalysisB:Environmental,2009,91(1-2):108-112.]考察了以MnO_x为活性组分，Al₂O₃为载体的催化剂对乙醇、乙酸乙酯以及甲苯的催化燃烧性能。由实验结果可知，乙醇最易燃烧，乙酸乙酯次之，甲苯最难。Zhang等[ChineseJournalofCatalysis,2011,32(1):250-257.]采用多次逐层负载以及孔道内氨-水蒸气原位羟化法制备高负载量的LaMnO_x/SBA-15催化剂并考察其催化燃烧甲苯的性能。研究得到，孔道内氨-水蒸气原位羟化能够提高LaMnO_x活性组分在SBA-15孔道内的分散度以及还原性能。当空速为5000h^-1，甲苯的T₅₀仅为205℃，与普通浸渍法制备的催化剂相比，甲苯达到该转化率所需的温度降低约105℃。同时，实验得出LaMnO_x/SBA-15催化剂的适宜羟化处理温度为60℃，处理时间为40min。M.Zimowska等[CatalysisToday,2007,119(1-4):321-326.]在恒定的PH值条件下，采用共沉淀法制备Cu-Mn水滑石类型的复合氧化物催化剂，并对其催化燃烧甲苯的活性进行评价。催化剂被认为是CuO微晶负载着无定型的氧化锰物质，Mn进入到CuO的晶格中并且增大了催化剂的比表面积等，但是采用共沉淀方法制备的催化剂粒径较大，催化活性不如络合法制备的催化剂。在催化剂中加入助剂Al，可以增强甲苯在催化剂表面的吸附能力，有利于催化过程的持续进行。

发明内容

本发明的目的在于针对复合金属氧化物催化剂制备过程复杂、成本高等问题，以及活性组分分散性不好的等问题，提出一种羧酸酯类催化燃烧用CuCoMnFe/TiO2催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本实发明采用如下技术方案：

一种羧酸酯类催化燃烧用CuCoMnFe/TiO2催化剂的制备方法，具体步骤如下：

A.分别配制0.2～1.0mol/L的铜盐溶液、0.2～1.0mol/L的钴盐溶液、0.2～1.0mol/L的锰盐溶液、0.2～1.0mol/L的铁盐溶液以及0.5～1.5mol/L的有机酸溶液；

B.将步骤A所得的铜盐溶液、钴盐溶液、锰盐溶液、铁盐溶液以及有机酸溶液混合，其中，铜盐与钴盐摩尔比为1:1～5；铜盐与锰盐摩尔比为1:0.5～1；铜盐与铁盐摩尔比为1:0.5～2；金属离子总量与有机酸摩尔比为1：3～5；

C.将TiO₂加入到步骤B所得的混合溶液中，搅拌浸渍，金属离子总量与TiO₂摩尔比为1：4～9，金属离子包括铜离子、锰离子、钴离子和铁离子；

D.将步骤C所得干燥、焙烧，即得。

申请人经验发现：在上述制备条件下，铜盐溶液、钴盐溶液、锰盐溶液、铁盐溶液和TiO₂之间产生了意想不到的协同效应，与只使用铜盐溶液和锰盐溶液所制备的催化剂，催化活性有了意想不到的提升。