[发明专利]一种碱金属修饰的金属氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，提供了一种碱金属修饰的金属氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：将碱金属盐溶液加入水溶性金属盐溶液中进行共沉淀反应，得到金属基共沉淀物，然后进行煅烧，得到碱金属修饰的金属氧化物催化剂；所述水溶性金属盐包括水溶性Co盐或水溶性Mn盐。本发明通过共沉淀反应使碱金属离子掺杂到金属氧化物催化剂中，从而提高了催化剂催化氧化挥发性有机污染物的效率，并且由于碱金属离子的掺杂，提升了催化剂在催化氧化挥发性有机污染物过程中CO₂的生成率，从而提升了反应的矿化率。实施例的结果显示，将本发明制备的催化剂用于催化氧化甲苯，甲苯的转化率为99.5％，矿化率为88.7％。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种碱金属修饰的金属氧化物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，各种挥发性有机污染物的大量排放对环境造成了严重的影响，并威胁人类健康，因此，有效治理挥发性有机污染物对于提高大气环境质量、保护人类健康具有十分重要的意义。其中，光催化氧化技术是近几年来在挥发性有机污染物处理技术中较为热门的新技术，对VOCs的降解率可达90～95％。光催化氧化降解机理是：催化剂将VOCs吸附于其表面，利用自身的光催化特性将VOCs氧化，进而生成CO₂、H₂O和无机小分子物质。光催化氧化反应速率快，无二次污染，具有很大实际应用价值，因此该技术也已成为有机废气处理领域的研究热点。

催化剂作为光催化氧化技术的核心，已有大量的研究，但是还面临着在催化过程中容易发生催化剂中毒的现象，降解过程中产生的中间产物吸附在催化剂表面而导致催化剂失活。因此亟需提供一种能够保持优异催化性能的同时避免中间产物的积累，提升CO₂生成率的催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱金属修饰的金属氧化物催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的碱金属修饰的金属氧化物催化剂具有优异的催化性能，并且CO₂生成率高，提升了催化氧化反应的矿化率。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种碱金属修饰的金属氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碱金属盐溶液加入水溶性金属盐溶液中进行共沉淀反应，得到金属基共沉淀物；所述水溶性金属盐溶液中的水溶性金属盐包括水溶性Co盐或水溶性Mn盐；

(2)将所述步骤(1)得到的金属基共沉淀物进行煅烧，得到碱金属修饰的金属氧化物催化剂。

优选地，所述步骤(1)中碱金属盐溶液中的碱金属盐包括氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、草酸锂、草酸钠和草酸钾中的一种或几种。

优选地，所述水溶性Co盐包括CoCl₂·6H₂O、CoSO₄、Co(NO₃)₂或Co(CH₃COO)₂；所述水溶性Mn盐包括MnCl₂、Mn(NO₃)₂或Mn(CH₃COO)₂。

优选地，所述步骤(1)中的碱金属盐溶液中碱金属离子的浓度为0.75～0.85mol/L。

优选地，所述步骤(1)中的水溶性金属盐溶液中金属离子的浓度为0.45～0.65mol/L。

优选地，所述步骤(1)中的碱金属盐溶液和水溶性金属盐溶液的体积比为1～2:10～15。

优选地，所述步骤(2)中煅烧的温度为300～500℃，煅烧的时间为2～4h。