[发明专利]一种新型金属有机骨架衍生的金属氧化物催化剂合成方法、应用

说明书

本发明公开了一种新型金属有机骨架(Metal Organic Framework，MOF)衍生的金属氧化物制备方法及应用。本发明的制备方法是通过将至少硝酸钴或硝酸铈以及对苯二甲酸溶于N，N‑二甲基甲酰胺(DMF)与无水乙醇的混合溶剂中，经过水热处理，再煅烧即可得到MOF衍生的金属氧化物。本发明成功制备了具有高催化氧化活性的新型VOCs催化剂，并且本发明的制备方法仅需要混合、恒温保存、干燥、煅烧几道工序即可完成制备，简单可控，制备周期短，重复性好，在环境催化材料方面具有很好的应用潜力。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术和应用领域，具体涉及一种新型金属有机骨架(MetalOrganic Framework，MOF)衍生的金属氧化物催化剂合成方法、应用。

背景技术

根据世界卫生组织WHO定义，挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是指在常压下，沸点在50℃-260℃的各种有机化合物。众所周知，VOCs是有害的空气污染物，它们不仅是臭氧和光化学烟雾的前体物质，危害环境，还对人体健康产生严重影响。VOCs成分复杂，按其化学结构可以分为：烷类、芳烃类、酯类、醛类等。因此，研究开发具有高效的VOCs减量方法和减量材料具有重要意义。这些传统的控制过程包括焚烧、冷凝、生物降解、吸附、催化氧化以及去除甲苯的新兴技术。催化氧化法由于其无二次污染，并且可以在较低的温度下操作，被认为是最有前景的方法之一。该技术的关键就是选择性能优良的催化剂，传统催化剂易出现高温烧结、表面积小进而导致催化活性降低，而新兴的MOF材料由于其可控的形貌和多孔结构已经作为合成多孔无机材料的前驱体而受到人们的广泛关注。因此，针对上述存在的问题，本发明公布一种新型金属有机骨架衍生的金属氧化物催化剂的合成方法，即以MOF材料作为前躯体合成金属氧化物催化剂，以及其在VOCs领域应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以MOF材料作为前躯体合成金属氧化物处理VOCs的高效催化剂的方法，具体为一种新型金属有机骨架衍生的金属氧化物催化剂合成方法、应用。

本发明主要是通过水热反应的方法，以MOF作为前驱体合成金属氧化物催化剂，通过本发明方法制得的催化剂具有表面积大、催化活性高、水热稳定性强、寿命长等优点，可避免传统方法所引起的烧结等问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是:一种新型金属有机骨架衍生的金属氧化物催化剂合成方法，包括以下步骤：

1)至少称取硝酸钴或硝酸铈以及对苯二甲酸于DMF和无水乙醇混合溶液中配成溶液A；

2)水热反应：将溶液A转移至水热反应釜中进行水热反应；

3)待反应完成，自然冷却至室温后打开，将悬浊液过滤洗涤、干燥得到物质B；

4)将物质B在管式炉中，于氮气气氛下煅烧，随后再于空气氛围中煅烧，即得到用于催化氧化VOCs的催化剂。

优选的，所述步骤1)中溶液A中溶质是由六水合硝酸钴：对苯二甲酸组成，其摩尔比在5:2-5:4的范围。

优选的，所述步骤1)中溶液A中溶质是由六水合硝酸铈：对苯二甲酸组成，其摩尔比在5:2-5:4的范围。

优选的，所述步骤1)中溶液A是由六水合硝酸钴：对苯二甲酸：六水合硝酸铈组成，其摩尔比在4:4:1-4:4:4的范围。

优选的，所述步骤2)中水热反应温度为80-120℃，反应时间为6-12小时。

优选的，所述步骤2)中溶液A与反应釜体积比为0.2-0.5。

优选的，所述步骤3)中使用无水乙醇进行过滤洗涤。

优选的，所述步骤4)中在氮气氛围中煅烧温度为300-700℃，时间为20-60min，空气氛围中煅烧温度为350-650℃，时间为2-4h。