[发明专利]一种过渡金属氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种过渡金属氧化物催化剂及其制备方法和应用。根据本发明的过渡金属氧化物催化剂，可以通过氧化还原法直接制备得到，由于制备方法简单，反应时间短，因此得到的催化剂中各金属元素可以均匀分布，比表面积高，催化活性高，对于VOCs和油脂等污染物，均能表现出优异的催化分解性能，同时表现出很好的稳定性，可用于室内空气净化和烤箱自清洁等场景。本发明还涉及上述催化剂的制备方法和应用。

技术领域

本发明属于有机物催化分解技术领域，具体涉及一种过渡金属氧化物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

挥发性有机物(volatile Organic Compounds,简称VOCs)是大气污染的重要组成部分，其种类繁多，包含醛类、酮类、烷烯烃类、苯类等多种复杂成分，极大地危害着人体健康。尤其是醛类中的甲醛和苯类中的甲苯，已经被世界卫生组织明确定义为“1类致癌物质”，对人体有致畸致癌的效果。因此，如何高效地清除各类VOCs污染物的技术具有重要意义。

相关技术中，常见的VOCs清除方法有两类：物理法和化学法。其中，物理法包含吸附、吸收、冷凝和膜分离等，化学法包含直接燃烧、催化氧化、光催化和低温等离子等。

催化氧化法是利用催化剂在相对较低的温度下，将VOCs完全分解成二氧化碳和水，具有效率高、无二次污染、无毒无害等优点。催化氧化法主要使用两类催化剂：Pt、Pd等贵金属和过渡金属氧化物。其中，贵金属催化剂虽然性能较为优异，但是成本过高，难以大规模工业化应用；而过渡金属氧化物催化剂具有制备方法简单、成本低等优点，商业化应用可能性更高。目前，使用最为广泛的过渡金属氧化物催化剂为氧化锰体系，但是其催化能力有限。相关技术中，主要采用高温煅烧法、直接沉淀法、等体积浸渍法等来制备过渡金属氧化物催化剂，实现元素的掺杂，但是以上方法存在一些不足。例如，高温煅烧法需要经过高温处理，能耗高，得到的催化剂结晶度高，造成催化活性位点少；直接沉淀法由于不同金属元素在反应过程中沉淀速度存在较大差异，极易造成元素掺杂不均匀，同时催化剂的比表面积很小；而等体积浸渍法受限于金属盐的溶解度，难于实现大范围比例的元素掺杂；以上缺点对催化剂的性能均有一定的影响。尤其，对于三金属氧化物催化剂的制备，想要同时获得掺杂元素大范围可调、具有高比表面积、元素掺杂均匀等特点非常困难。因此，需要开发一种容易制备的过渡金属氧化物催化剂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种过渡金属氧化物催化剂，该过渡金属氧化物催化剂具有掺杂元素大范围可调、具有高比表面积、元素掺杂均匀的特点，通过简单的氧化还原反应即可制备得到。

本发明还提供了一种过渡金属氧化物催化剂的制备方法。

本发明还提供了过渡金属氧化物催化剂在有机物催化降解中的应用。

本发明还提供了含有上述过渡金属氧化物催化剂的家用电器。

本发明的第一方面提供了一种过渡金属氧化物催化剂，所述过渡金属氧化物催化剂包括钴铈锰三元金属氧化物催化剂、铁铈锰三元金属氧化物催化剂、钴铁锰三元金属氧化物催化剂、钴铈铁三元金属氧化物催化剂或钴铈铁锰四元金属氧化物催化剂，所述钴铈锰三元金属氧化物催化剂的化学式为Co_xCe_yMn_1-(x+y)O_z，其中0.05≤x≤0.6，0.05≤y≤0.6，1.0≤z≤2.0。

本发明关于过渡金属氧化物催化剂中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：

本发明的过渡金属氧化物催化剂，可以通过氧化还原法直接制备得到，由于制备方法简单，反应时间短，因此得到的催化剂中各金属元素可以均匀分布，比表面积高，催化活性高，对于VOCs和油脂等污染物，均能表现出优异的催化分解性能，同时表现出很好的稳定性，可用于室内空气净化和烤箱自清洁等场景。