[发明专利]一种催化氧化VOCs的活性炭纤维负载原子级活性位点催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种催化氧化VOCs的活性炭纤维负载原子级活性位点催化剂的制备方法，包括以下步骤：将适量活性炭纤维浸泡浓硫酸溶液后，在冰水浴下，向溶液中加入高锰酸钾溶液，搅拌升温再冷却，添加双氧水，取出后分别用盐酸以及去离子水清洗，干燥。之后再将获得样品浸泡在KMnO₄溶液中，并加入(NH₄)₂C₂O₄·H₂O溶液，搅拌，取出洗涤，干燥。进而再将获得样品浸入AgNO₃溶液放置，取出清洗干燥，煅烧，获得Ag/Mn‑ACF催化剂。本方法制备的催化剂既能实现在常温下高效降解VOCs，又能充分发挥贵金属利用率实现单原子负载，增强了催化剂产业化应用的可能性，同时能实现副产物气体无害化。

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别涉及一种催化氧化VOCs的活性炭纤维负载原子级活性位点催化剂的制备方法。

背景技术

目前用于催化氧化VOCs的高效催化剂大多数以纳米级贵金属催化剂为主，且反应温度一般较高(150℃以上)，但是作为主要原料的贵金属价格昂贵，产业化应用困难，提高贵金属利用率，同时在常温条件下进行催化反应，实现催化降解VOCs的经济性和安全性成为重要的研究方向。在Ag/Mn-ACF催化剂中，过渡金属Mn表现出优良的催化性能，并构造出具有锰空位和氧空位的晶体，为Ag的高度分散提供了极大的可能性。在这里，Ag主要表现在对反应产物CO₂的高选择性，在与Mn协同实现高效降解VOCs的同时，实现副产物完全降解为CO₂和H₂0等无害化气体。

Ag/Mn-ACF催化剂中单原子Ag-Mn的稳定分散负载和高活性与载体表面羟基含量以及空位密切相关。Ebrahim Rezaei等使用干法浸渍的方法制备的MnOx/γ-氧化铝催化剂以及MnOx/MCM-4催化剂在80℃下分别实现97％和89％的甲苯转化率，同时臭氧的转化率在80℃从室温的25％上升到100％。司马聪等使用Cu-Mn-Ce-O/γ-Al₂O₃催化剂于110-130℃在一定臭氧浓度下降解甲苯，甲苯转化率达83.9％。纳米级催化剂依然存在在常低温下催化性能较低的缺点。降低活性位点的尺寸，不仅能提高贵金属的利用率，同时也一定程度上提高了催化活性。龙丽萍等分别使用NiO/Al₂O₃、CoO/Al₂O₃、MnO₂/Al₂O₃、Fe₂O₃/Al₂O₃和CuO/Al₂O₃探究其催化臭氧氧化甲苯性能，并实现在室温条件下，臭氧流速为193mg/m³，甲苯降解率为40％。但是将单原子稳定负载在活性炭纤维(ACF)上的文章还未见有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种催化氧化VOCs的活性炭纤维负载原子级活性位点催化剂的制备方法，本方法既能实现在常温下高效降解VOCs，又能充分发挥贵金属利用率实现单原子负载，增强了催化剂产业化应用的可能性，同时能实现副产物气体无害化。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

本发明的一种催化氧化VOCs的活性炭纤维负载原子级活性位点催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)对活性炭纤维进行氧化预处理,步骤为：

第一步，取活性炭纤维片浸泡在质量分数为70-90％的浓硫酸溶液中8-10h，之后在冰水浴下，向溶液中加入0.01-0.03mol/L高锰酸钾溶液，所述高锰酸钾溶液中高锰酸钾与活性炭纤维的质量比为0.5：1-0.7：1；