[发明专利]δ-MnO2

说明书

本发明提供了δ‑MnO₂负载氧化氧化石墨烯Ag‑Gd复合型催化剂的方法和应用。采用溶胶‑凝胶法制备δ‑MnO₂，然后将氧化石墨烯与Ag(银)‑Gd(钆)复合金属采用离子交换法负载到δ‑MnO₂上，最后得到Ag‑Gd/GO/δ‑MnO₂催化剂。其中GO的负载量为≤3.0wt％，Ag负载量≤1.0wt％，Gd负载量≤0.1wt％。本发明所制催化剂在温度(100～250℃)、空速(60,000～240,000h^‑1)的情况下，对高浓度乙酸乙酯(1000～3000ppm)具有良好的催化消除效果(乙酸乙酯转化率95‑99％)和稳定性(反应50h活性不变)。本发明催化剂制备原料廉价和制备过程简单。

技术领域

本发明涉及一种用于催化消除乙酸乙酯的δ-MnO₂负载氧化石墨烯Gd-Ag复合催化剂的制备方法及其选择性催化消除乙酸乙酯的应用。

背景技术

挥发性酯类物质种类多、分布广，给人类的健康、动植物的生长及生态环境带来了很大的危害。主要表现为以下几个方面:大多数酯类物质有毒，其中一部分还有致癌作用，对人类健康的影响主要表现为对眼、鼻、咽喉及头、颈和面部皮肤等的刺激作用，可能引起头晕头痛、神经衰弱和皮肤、黏膜等炎症。当酯类浓度较高时，还可能损害肝脏和肾脏功能。

δ-MnO₂是一种具有二维层状结构含水矿物材料，是土壤、沉积物及大洋锰结核中普遍存在的一种氧化锰矿物。水钠锰矿的微孔特性及其海洋中丰富的含量使其作为一种高效的吸附剂或多相催化剂，包括重金属吸附、乙醇和一氧化碳的氧化、一氧化氮的还原、烯烃加氢及有机硫化物的分解等。氧化石墨烯作为一种强大的sp2杂化的二维2D碳薄片，由于其独特的2D结构，高表面积和良好的电子传输能力而在催化领域引起了广泛关注.就目前所有报道的文献来看，多为δ-MnO₂负载贵金属催化氧化乙酸乙酯，但负载氧化石墨烯与Ag-Gd催化乙酸乙酯的研究不多。因此，本专利采用溶胶-凝胶法制备δ-MnO₂，通过离子交换法制备成Ag-Gd/GO/δ-MnO₂催化剂，能够在较低温度下对乙酸乙酯的催化展示出较好的活性和稳定性能。

本项目的实施得到：国家自然科学基金项目(编号：21277008；20777005)；国家重点研发计划(No.2017YFC0209905)的资助，也是这些项目的研究内容。

发明内容

本发明涉及一种用于催化消除乙酸乙酯的δ-MnO₂负载氧化石墨烯Ag-Gd复合催化剂的制备方法及其选择性催化消除乙酸乙酯的应用。所提供的催化剂在反应温度100-250℃下，高效消除高浓度乙酸乙酯1000-3000ppm,并具有良好的催化消除效果，乙酸乙酯转化率95-99％。此催化剂在掺杂石墨烯后能够显著地增强Ag-Gd-Mn之间的电子迁移效率，从而增强催化效率，降低转化温度，而且具有制备工艺简单、成本低廉、稳定性好等优点。

本发明提供一种用于催化消除乙酸乙酯的δ-MnO₂负载氧化石墨烯Ag-Gd复合催化剂的制备方法：

1、溶胶-凝胶法δ-MnO₂载体制备

50mL 0.38mol/L KMnO₄溶液加入到20mL1.4 mol/L葡萄糖溶液中，搅拌30s后形成棕色凝胶，将凝胶合成过程中每20分钟将产生的水排出，在110℃干燥24h得到棕色干凝胶，干凝胶于400℃煅烧2h得到δ-MnO₂灰黑色灰状物。用水冲洗并于110℃干燥得到纯净的δ-MnO₂。

2、Ag-Gd/GO/δ-MnO₂催化剂制备