[发明专利]用于电解法处理二甲苯废气的催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米级Mn/Ti复合型材料作为催化剂在电解法处理二甲苯废气中的应用，其特征是：纳米级Mn/Ti复合型材料是由MnO₂的和TiO₂两种金属氧化物共晶生长而形成；

具体制备步骤如下：

步骤一，将锰盐溶解于盐酸和无水乙醇的混合液后加入稳定剂，将钛基化合物加入上述混合溶液中，搅拌中缓慢滴加超纯水，搅拌均匀后得到透明稳定的凝胶溶液；

步骤二，以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵为结构导向剂，以超纯水为溶剂，配制与凝胶溶液体积相同的十六烷基三甲基氯化铵溶液，即为模板剂溶胶溶液；

步骤三，将模板剂溶胶溶液缓慢加入步骤一制备的凝胶溶液中，反应得到催化剂前驱体混合液，离心分离洗涤后得到催化剂前驱体，将其置于烘箱中烘干备用；

步骤四，将步骤三制备得到的催化剂前驱体置于马弗炉中，以恒定的升温速率升温至250~1200℃，恒温煅烧即可得到纳米级Mn/Ti复合型材料，材料研磨过筛网，经粘合成型后即为用于电解法处理二甲苯废气的催化剂；

其中步骤一中所述的锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或多种，其活性组分Mn含量为0.01mol/L-0.05mol/L；所述的盐酸为12mol/L浓盐酸，其使用量为无水乙醇体积的0.5‰-15‰；所述的钛基化合物为钛酸四丁酯、四氯化钛、硫酸钛中的一种或多种，其活性组分Ti含量为0.1-10mol/L；所述的稳定剂为分析纯冰醋酸，其使用量为无水乙醇体积的0.1‰-2‰，超纯水使用量为无水乙醇体积的0.5%-15%；滴加超纯水时溶液温度控制在30~40℃；

具体应用过程如下：

试验使用电解反应器，反应器为玻璃钢材质的500×500×1000mm矩形反应器，内部设有正负电极板，电极板间距450mm，催化剂填充层高度为600mm，使用催化剂为纳米级Mn/Ti复合型材料，为粒径为3~5mm球形，反应器顶部设有喷淋系统，喷水量为0.5m³/h，进气量为0.5m³/h，进气二甲苯质量浓度依次为500mg/L、1500mg/L、2500mg/L、3500mg/L、4500mg/L，反应电流为1A。

2.根据权利要求1所述的一种纳米级Mn/Ti复合型材料作为催化剂在电解法处理二甲苯废气中的应用，其特征是：步骤一中活性组分Mn与活性组分Ti的摩尔比在1：2-1：20的范围内。

3.根据权利要求1所述的一种纳米级Mn/Ti复合型材料作为催化剂在电解法处理二甲苯废气中的应用，其特征是：步骤二中所述的超纯水的温度为30-60℃，模板剂溶胶溶液中活性组分Mn：十六烷基三甲基氯化铵的摩尔比为1:1-1:200。

4.根据权利要求1所述的一种纳米级Mn/Ti复合型材料作为催化剂在电解法处理二甲苯废气中的应用，其特征是：模板剂溶胶溶液加入凝胶溶液是的搅拌速度为100~300rad/min，模板剂溶胶溶液与凝胶溶液的反应温度为40~70℃，反应时间为2~18h。

5.根据权利要求1所述的一种纳米级Mn/Ti复合型材料作为催化剂在电解法处理二甲苯废气中的应用，其特征是：步骤三中烘箱温度为105℃。

6.根据权利要求1所述的一种纳米级Mn/Ti复合型材料作为催化剂在电解法处理二甲苯废气中的应用，其特征是：步骤四中所述的马弗炉升温速率为1-10℃/min；所述的恒温煅烧时间为2-10h，所述的研磨后粒径过100目筛网。