[发明专利]一种钴锰复合氧化物催化剂及其制备和耦合等离子体净化有机废气的方法

说明书

一种钴锰复合氧化物催化剂及其制备和耦合等离子体净化有机废气的方法，该催化剂具有一定的电学特性，可以改善等离子体的放电状态，提高催化剂与低温等离子体的耦合效果，从而提高了能量效率和降解效率。该技术的方法是将上述催化剂填充到等离子体反应器的放电区域内，形成一段式等离子体催化耦合反应器，通入含有有机废气的污染空气，调节放电功率，常温常压下对有机污染物进行降解。本发明技术工艺简易，所述的催化剂原料廉价易得，制备简单，适合应用于低温等离子体催化耦合对挥发性有机物污染物的排放治理。

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及低温等离子体与催化耦合应用于有机污染气体排放治理，特别涉及一种钴锰复合氧化物催化剂及其制备和耦合等离子体净化有机废气的方法。

背景技术

目前，大气污染问题受到社会的极大关注，对造成大气污染的气体排放要求更是日趋严格。挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)的排放，除了产生对人身健康的直接危害外，还是大气中PM2.5的重要前驱体物质，经过复杂的光化学反应，可以形成二次有机气溶胶，二次有机气溶胶正是可吸入颗粒物的重要组成部分，是环境大气气溶胶的重要贡献者。因此，减少大气雾霾，降低PM2.5浓度，提高空气质量，对VOCs的控制就势在必行。近年来，我国对VOCs的控制制定了严格的排放标准，社会企业面临严重的治理、减排任务。但是VOCs作为重要的工业原料，其应用十分广泛，包括石油化工行业、制造业、医药生产、喷涂、印刷、运输，等等。因此，对开发相应的减排和治理技术的需求十分迫切。

低温等离子体技术具有反应条件温和、响应速度快、适应范围广等特点，被广泛应用于污染物的控制，特别是对低浓度的VOCs(<1000PPm)污染物的控制更具有技术优势。低温等离子体与催化剂耦合可以提高能量利用效率、污染物的除去效率和矿化率，减少副产物的产生(如专利200710009641.3，CN105478136B，等)。多数的发明是采用贵金属催化剂与等离子体耦合，但贵金属催化剂存在成本高，易中毒等缺点。另外，专利CN106693955A发明了一种双金属整体式等离子体催化剂，但是在我们的前期研究中发现，整体型催化剂适合与等离子体两段式耦合形式，在一段式耦合中会影响放电的均匀性。目前，低温等离子体和催化剂耦合仍然需要进一步提高能量效率和控制副产物，提高耦合效应。其中一个重要的手段就是发明一种适合于等离子体放电区内氛围的催化剂，采用一段式耦合方式，改善等离子体的放电状态，同时提高等离子体产生的短寿命活性粒子的利用，从而提高能量效率并减少副产物。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钴锰复合氧化物催化剂及其制备和耦合等离子体净化有机废气的方法，负载型的锰钴复合氧化物催化剂制备过程简单、价格低廉、寿命长、耦合效果好；该催化剂材料不仅具有较好的催化氧化性能，还具有一定的赝电容特性，与低温等离子体一段式耦合时，可以改善放电状态，增强耦合作用；本发明所述的一种等离子体耦合钴锰复合氧化物催化剂高效净化有机废气的技术可以改善低温等离子体的放电状态，能够高效率、长时间去除工业VOCs废气，并且降低副产物的生成。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种钴锰复合氧化物催化剂，包括载体和催化活性组分，所述载体为具有光催化性能的商业锐钛矿型TiO₂；所述催化活性组分为氧化锰和氧化钴双金属氧化物；所述催化活性组分中，锰和钴的质量含量为催化剂总质量的5～15％；且所述催化剂活性组分中，锰和钴的摩尔比为1:5～5:1。

本发明还提供了所述钴锰复合氧化物催化剂制备方法，包括如下步骤：

(1)载体的预处理：将锐钛矿型TiO₂粉末放入马弗炉中200～400℃焙烧2～4h；