一种纳米锰基催化剂及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115945189A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211579164.5(22)申请日2022.12.08(71)申请人广东省科学院化工研究所地址510665广东省广州市天河区车陂西路318号(72)发明人王曦蒋婷婷张俊杰陈佳志(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205专利代理师齐键(51)Int.Cl.B01J23/34(2006.01)B01D53/88(2006.01)B01D53/86(2006.01)B01J37/08(2006.01)C01G45/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种纳米锰基催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供一种纳米锰基催化剂及其制备方法和应用，本发明以锰基金属有机骨架为前驱体，利用单齿羧酸配体与多齿羧酸配体的竞争效应，降低金属有机骨架中的多齿羧酸配体含量，从而降低金属有机骨架的稳定性，使得金属有机骨架前驱体在溶剂中即可发生水解，利用溶剂中的溶解氧氧化生成锰氧化物。本发明的纳米锰基催化剂继承了前驱体MOFs的微观形貌和多孔结构，利于活性氧的生成和转移，因此具有优异的催化活性，可在低温的条件下催化净化低浓度的气态氯苯。CN115945189ACN115945189A权利要求书1/1页1.一种纳米锰基催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将锰盐与单齿羧酸配体混合后，再加入多齿羧酸配体进行溶剂热反应，制得金属有机骨架前驱体；S2：富氧氛围下，在溶剂中加入所述金属有机骨架前驱体进行升温反应，制得所述纳米锰基催化剂。2.根据权利要求1所述的纳米锰基催化剂的制备方法，其特征在于：所述锰盐、多齿羧酸配体和单齿羧酸配体的摩尔比为1:(0.5～0.8):(10～20)。3.根据权利要求1所述的纳米锰基催化剂的制备方法，其特征在于：所述单齿羧酸配体包括苯甲酸、乙酸、庚酸、辛酸、癸酸、月桂酸、十四烷酸和棕榈酸或十八烷酸中的至少一种。4.根据权利要求1所述的纳米锰基催化剂的制备方法，其特征在于：所述多齿羧酸配体包括1,3,5‑均苯三酸、对苯二甲酸中的至少一种。5.根据权利要求1所述的纳米锰基催化剂的制备方法，其特征在于：S2中，所述溶剂包括水或水与甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙醚、丙酮、1,4‑二氧六环、四氢呋喃、二甲基亚砜中的至少一种的混合溶剂。6.根据权利要求1所述的纳米锰基催化剂的制备方法，其特征在于：S2中，所述升温反应的温度为30℃～150℃，时间为6h～24h。7.一种如权利要求1～6任一项所述的纳米锰基催化剂的制备方法制得的纳米锰基催化剂。8.一种如权利要求7所述的纳米锰基催化剂在催化氯苯中的应用。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述催化在120℃～250℃下进行。10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述氯苯的浓度为50ppm～100ppm。2CN115945189A说明书1/6页一种纳米锰基催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种纳米锰基催化剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]含氯挥发性有机化合物(CVOCs)广泛产生于石化、油漆和溶剂制造等各种工业过程中，由于其高毒性、持久性和难以生物降解，对环境和健康存在巨大的危害，引起了人们的广泛关注。在目前众多降解CVOCs的方法中，低温(200～550℃)催化氧化被认为是最有效和最有前景的技术之一。[0003]迄今为止，贵金属和过渡金属氧化物是CVOCs催化氧化反应的主要催化剂。贵金属催化剂在低负载量(0.1～0.5wt％)下对CVOCs表现出显著的活性。然而，有毒多氯化副产物的形成、快速氯中毒和高成本限制了它们的大规模实际应用。最近，过渡金属氧化物因其成本低、抗氯中毒性好和热稳定性好而受到更多关注。目前已有在Mn、Ce、Co、V和Fe基催化剂上研究CVOCs的催化氧化的报道。其中，锰氧化物对CVOCs氧化表现出突出的催化活性，因为Mn3+和Mn4+之间的氧化还原循环有利于活性氧的生成和转移。[0004]过渡金属氧化物催化剂的制备方法可分为两类，其中一类是一步合成过渡金属氧化物催化剂，另一类是通过牺牲模板法两步合成过渡金属氧化物。最近，由于其高比表面积、易于表面官能化和孔径可调的特点，金属有机骨架材料(MOFs)已广泛应用于吸附、高级氧化、光催化和催化氧化领域，并且使用MOFs作为前驱体的牺牲模板法来制备过渡金属氧化物已被有效地应用在催化氧化反应中。迄今为止，已报道的以MOFs为牺牲模板的制备过渡金属氧化物的方法还局限在传统的热解法，即将牺牲模板在特定温度和特定气体氛围下进行煅烧，得到性能优异的纳米级金属氧化物材料。然而，该方法不