[发明专利]一种自生长熔融盐辅助的四氧化三钴催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种自生长熔融盐辅助的四氧化三钴催化剂的制备方法及应用，包括以可溶性金属钴盐为前体，以不同碱金属盐为沉淀剂，通过机械球磨发生机械力化学作用，使可溶性金属钴盐与碱金属盐在固相发生反应生成Co(OH)subgt;2/subgt;和金属盐，然后将Co(OH)subgt;2/subgt;和金属盐在高温下煅烧，制备得到自生长熔融盐辅助的Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;催化剂，本方法制备的Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;催化剂具有比表面积大、氧化还原性能好等特点，表现出优异的催化降解甲苯性能，本方法绿色环保、操作简便，易规模化生产。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术及废弃处理领域，尤其涉及一种自生长熔融盐辅助的四氧化三钴催化剂的制备方法及应用。

背景技术

为了缓解长期排放持久性污染物尤其是甲苯到环境中对人类身体健康和生存环境的危害，对于VOCs、CO₂、CO、CH₄等废气的无害化处理，低温催化氧化技术是一种有效经济且绿色的技术手段。

催化剂作为低温催化氧化技术的核心，过渡金属氧化物作为成本廉价且催化性能优异的催化剂在处理持久性污染物中使用广泛。在过渡金属氧化物中，其中Co₃O₄具有丰富的活性氧物种、Co离子的可变价性及优异的氧化还原特性，所以Co₃O₄具有优异的降解持久性污染物的能力。现在最常用的制备Co₃O₄方法有共沉淀法和水热法，它们都有处理掉90%VOCs以上的温度过高和抗水性差的缺点，例如共沉淀法制备的Co₃O₄处理甲苯的T₉₀为243°C且通水后性能下降。有文献报道，在Co(OH)₂中加入熔融盐，使其在熔融状态下煅烧，能发挥熔融盐的辅助作用，即增加反应物的化学活性，降低合成温度，降低产物的团聚程度，使产物颗粒物变得均匀；合成的Co₃O₄具有更弱的Co-O键，使Co₃O₄中的晶格氧更容易脱附；具有更高的Co³⁺/Co²⁺比例，即具有更强的催化氧化能力；具有更低的低温还原性，低温还原性是影响氧化还原反应的重要因素之一。因此，通过一系列自生长熔融盐辅助的Co₃O₄不仅具有优异的低温催化氧化性能、优异的抗水性，而且Co₃O₄制备方法简单、合成路线大大简化、可重复性强、合成产物环保绿色、材料廉价易得易于工业推广。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种自生长熔融盐辅助的四氧化三钴催化剂的制备方法及应用。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种自生长熔融盐辅助的四氧化三钴催化剂的制备方法，包括以可溶性金属钴盐为前体，以不同碱金属盐为沉淀剂，通过机械球磨发生机械力化学作用，使可溶性金属钴盐与碱金属盐在固相发生反应生成Co(OH)₂和金属盐，然后将Co(OH)₂和金属盐在高温下煅烧，制备得到自生长熔融盐辅助的Co₃O₄催化剂；

优选的，所述Co₃O₄催化剂的制备方法为：

1）、取3-12mmol可溶性金属钴盐于50mL的球磨罐中，使可溶性金属钴盐在所述球磨罐先进行正转、后进行反转，得到产物A；

2）、取6-12mmol碱金属沉淀剂于置于所述步骤1）中的所述球磨罐中，与产物A混合，再在所述球磨罐中先进行正转、后进行反转得到混合物B；