[发明专利]一种以金属有机骨架为模板的铈基复合氧化物VOCs燃烧催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机废气（VOCs）催化燃烧（氧化）技术领域，特别涉及一种以金属有机骨架为模板的铈基复合氧化物VOCs燃烧催化剂及其制备方法。

背景技术

有机废气（VOCs）已成为近年我国主要大气污染物之一，对大气环境和人体健康产生重大影响，因而VOCs的净化处理技术已成为环境催化领域的一个研究热点。

催化燃烧是VOCs治理最有效的技术之一，而催化剂该技术的关键。催化剂既要廉价易得，也要具有高的催化活性。目前常用的过渡金属催化剂中，铈基复合催化剂因其优异的氧化还原性能及极高的储氧能力，在环境催化和催化剂载体方面均有大量的应用。其广泛运用的制备方法如水热法、柠檬酸络合燃烧法和溶胶-凝胶法等具有复合不均、工艺复杂、能量消耗大、反应时间长、产量低和重现性差等缺点，如专利CN101623639和专利CN104944458A。

因此亟需研发一种更为简单易得，且能高效大产量合成铈基复合催化剂的制备方法。而金属有机骨架具有大比表面积、高吸附容量，可以高效分散复合的金属离子，使其均匀复合在铈基氧化物中；且铈基金属有机骨架具有简单易行、反应条件温和、反应时间短和产量高的优势，因此以金属有机骨架为模板的思路能提供一种更为高效的铈基复合催化剂制备方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种以金属有机骨架为模板的铈基复合氧化物VOCs燃烧催化剂。

本发明的目的还在于提供所述的一种以金属有机骨架为模板的铈基复合氧化物VOCs燃烧催化剂的制备方法。该制备方法采用高比表面积的铈基金属有机骨架材料为模板，通过铈基金属有机骨架材料与过渡金属盐在溶剂中浸渍混合，将过渡金属盐离子引入到铈基金属有机骨架材料的内外表面，烘干、研磨成粉末后，经焙烧处理，得到所述以金属有机骨架为模板的铈基复合氧化物VOCs燃烧催化剂。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种以金属有机骨架为模板的铈基复合氧化物VOCs燃烧催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将铈基金属有机骨架材料与过渡金属盐在溶剂中浸渍混合后，取出，烘干，研磨成粉末，空气中焙烧，得到所述以金属有机骨架为模板的铈基复合氧化物VOCs燃烧催化剂。

进一步地，所述铈基金属有机骨架材料选自本领域公知的铈基金属有机骨架材料，或根据需要自行定向设计合成。

更进一步地，所述铈基金属有机骨架材料优选为具有高比表面积的微介孔骨架材料，比表面积为50-3000m²/g，优选为100-3000m²/g，铈基金属有机骨架材料较高的比表面积，有利于后续金属吸附于骨架孔道内进而形成复合氧化物。

进一步地，所述过渡金属盐包括铜金属盐、铁金属盐、镍金属盐或锰金属盐。

更进一步地，所述铜金属盐包括铜的硝酸盐、铜的醋酸盐或铜的硫酸盐，包括Cu(NO₃)₂•3H₂O、Cu(CH₃COO)₂•H₂O或CuSO₄•5H₂O。

更进一步地，所述铁金属盐包括铁的硝酸盐、铁的醋酸盐或铁的硫酸盐，包括Fe(NO₃)₂•9H₂O、Fe(NO₃)₂、Fe(C₂H₃OO)₂、FeSO₄•7H₂O或Fe₂(SO₄)₃。

更进一步地，所述镍金属盐包括镍的醋酸盐，包括Ni(CH₃COO)₂。

更进一步地，所述锰金属盐包括锰的硝酸盐，包括Mn(NO₃)₂。

进一步地，所述铈基金属有机骨架材料与过渡金属盐按照铈元素与过渡金属盐中的金属元素摩尔比摩尔比99:1-4:1的比例混合。

进一步地，所述溶剂为互溶的极性溶剂和非极性溶剂的混合溶剂，采用能相互溶解的极性溶剂和非极性溶剂的混合物作为溶剂，有利于铈基金属有机骨架材料与过渡金属盐中的金属离子充分接触并实现高效吸附，采用的溶剂优选包括乙醇和水的混合溶剂。

进一步地，所述浸渍混合的时间为24-48h。