改性钛基金属氧化物的制备方法及作为低温去除CVOCs催化剂的应用

专利2025-04-19  38


本发明涉及cvocs催化剂领域,具体涉及一种改性钛基金属氧化物的制备方法及作为低温去除cvocs催化剂的应用。


背景技术:

1、含氯挥发性有机物(chlorinated volatile organic compounds,cvocs)是指含有氯原子的挥发性有机化合物,这些化合物在常温下容易挥发进入空气中。常见的cvocs包括氯苯、二氯甲烷、氯乙烯和氯仿等。这些化合物广泛应用于工业清洗剂、溶剂、制冷剂和化工原料中,其高挥发性和毒性对环境和人类健康构成了严重威胁。cvocs具有持久性和生物累积性,容易在环境中长时间存在,并通过水、土壤和空气途径进入生物体内。暴露于cvocs可能导致多种健康问题。

2、对于cvocs催化氧化技术而言,需要考虑催化剂的低温氧化活性和抗氯中毒稳定性两个方面。钛基催化剂能通过表面羟基与cvocs中解离的氯结合通过hcl的途径脱氯,从而减缓催化剂氯中毒失活的现象并减少氯化副产物的生成。钌作为一种与金、铂和钯相比价格低廉的贵金属,具有优异的低温催化氧化cvocs的活性,并且,钌已被证明可以通过deacon反应脱氯,这使其具有抗氯中毒稳定性。过渡金属具有可变价态和良好的氧化还原性能,对cvocs的深度氧化十分有利,能够提高co2的选择性。通过钌和过渡金属改性钛基催化剂有望在cvocs处理中兼顾的低温氧化活性和抗氯中毒稳定性。


技术实现思路

1、本发明提供了一种改性钛基金属氧化物的制备方法及作为低温去除cvocs催化剂的应用,可作为高性能改性钛基金属氧化物低温去除cvocs催化剂。改性后的钛基催化剂具有丰富的氧空位和优异的氧化还原性能,在处理cvocs的过程中表现出优异的催化性能(在500ppm氯苯,10000ml g-1h-1的条件下,催化剂在200℃左右可以达到90%的去除效率)。此外,该催化剂在255℃下可以保持较长时间的稳定抗氯的催化剂氧化转化率,在cvocs催化氧化应用领域具有广阔的应用前景。

2、本发明的目的:提供改性钛基金属氧化物低温去除cvocs催化剂的制备方法及应用的制备方法及应用。

3、本发明的技术方案如下:

4、一种改性钛基金属氧化物低温去除cvocs催化剂的制备方法,包括以下步骤:

5、1)称取乙酸、乙醇和钛酸四丁酯,混合均匀,用硝酸调节溶液的ph,记作溶液a,用硝酸调节溶液a的ph;称取乙醇,水和过渡金属硝酸盐均匀混合形成溶液b;将溶液b缓慢滴加到溶液a中,室温下搅拌1小时形成溶液c;

6、2)将溶液c在70~90℃(进一步优选80℃)的水浴条件下加热搅拌直至形成透明凝胶状,转移至干燥箱中干燥过夜,将得到的固体移至马弗炉内,在空气氛围中煅烧4小时,得到过渡金属掺杂的钛基催化剂。

7、3)称取rucl3溶于水中,记为溶液d。称取一定量过渡金属掺杂钛催化剂分散在d溶液中,室温下搅拌18~30h(进一步优选24h)。

8、4)称取nabh4溶于水中,记为溶液e。在搅拌条件下,将溶液e逐滴加入溶液d中,室温下搅拌反应2~4h(进一步优选3h)。抽滤、洗涤得到的固体在50~70℃(进一步优选60℃)下烘干。得到改性钛基催化剂。

9、步骤1)中,所述的乙酸、乙醇和钛酸四丁酯的用量之比为1~3ml:23~43ml:0.012~0.036mol。进一步优选,所述的乙酸、乙醇和钛酸四丁酯的量分别为2ml,33ml和0.024mol。

10、步骤1)中,用硝酸调节溶液的ph至2~3。用硝酸调节溶液的ph至2.5左右。

11、步骤2)中,在空气氛围中煅烧的条件为:空气氛围下以1~5℃/分钟的升温速率升至450~550℃温度煅烧。进一步优选,在马弗炉中空气氛围下以2℃/分钟的升温速率升至500℃温度煅烧。

12、步骤1)中金属硝酸盐与钛酸四丁酯的物质的量之比为1:1~9。

13、步骤1)中,所述的溶液c中过渡金属硝酸盐与钛酸四丁酯的物质的量之比为1:1~9。过渡金属硝酸盐包括硝酸铁,硝酸钴,硝酸铬,硝酸镍和硝酸锰其中的一种。

14、步骤3)中ru元素与过渡金属掺杂钛催化剂的质量比为0.5~3:100(进一步优选1:100)。

15、步骤4)中,所述的nabh4与水的用量之比为0.1~0.5g:5~15ml,进一步优选,nabh4与水的量分别为0.25g和10ml。

16、所述的制备方法制备的改性钛基金属氧化物低温去除cvocs催化剂在去除制药、化工、金属制造尾气中cvocs中的应用。

17、与现有技术相比,本发明具有如下优点:

18、1、该制备方法是一种普适性的改性钛基制备方法,可制备ru/tico、ru/timn和ru/tini等催化剂。

19、2、该方法所制备的改性钛基金属氧化物催化剂具有丰富的氧空位、金属元素分散均匀等优势,从而表现出了优异的低温cvocs催化氧化活性;此外,该方法制备的催化剂具有良好的抗氯中毒稳定性。



技术特征:

1.一种改性钛基金属氧化物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的改性钛基金属氧化物的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述的乙酸、乙醇和钛酸四丁酯的用量之比为1~3ml:23~43ml:0.012~0.036mol。

3.根据权利要求1所述的改性钛基金属氧化物的制备方法,其特征在于,步骤1)中,用硝酸调节溶液的ph至2~3。

4.根据权利要求1所述的改性钛基金属氧化物的制备方法,其特征在于,步骤2)中,在空气氛围中煅烧的条件为:空气氛围下以1~5℃/分钟的升温速率升至450~550℃温度煅烧。

5.根据权利要求1所述的改性钛基金属氧化物的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述的溶液c中过渡金属硝酸盐与钛酸四丁酯的物质的量之比为1:1~9。

6.根据权利要求1所述的改性钛基金属氧化物的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述的过渡金属硝酸盐为硝酸铁,硝酸钴,硝酸铬,硝酸镍、硝酸锰中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的改性钛基金属氧化物的制备方法,其特征在于,步骤3)中,ru元素与过渡金属掺杂的钛基催化剂的质量比为0.5~3:100。

8.根据权利要求1所述的改性钛基金属氧化物的制备方法,其特征在于,步骤4)中,所述的nabh4与水的用量之比为0.1~0.5g:5~15ml。

9.根据权利要求1~8任一项所述的制备方法制备的改性钛基金属氧化物在作为低温去除cvocs催化剂的应用。

10.根据权利要求9的应用,其特征在于,具体包括:


技术总结
本发明公开了一种改性钛基金属氧化物的制备方法及作为低温去除CVOCs催化剂的应用,将溶液在水浴条件下加热搅拌直至形成透明凝胶状,转移至干燥箱中干燥过夜,将得到的固体移至马弗炉内,在空气氛围中煅烧,得到过渡金属掺杂的钛基催化剂。称取RuCl<subgt;3</subgt;溶于水中,记为溶液D。称取过渡金属掺杂钛催化剂分散在D溶液中,室温下搅拌。称取NaBH<subgt;4</subgt;溶于水中,记为溶液E。在搅拌条件下,将溶液E逐滴加入溶液D中,室温下搅拌反应,抽滤、洗涤得到的固体烘干,得到改性钛基催化剂。本发明改性后的钛基催化剂具有丰富的氧空位和优异的氧化还原性能,在处理CVOCs的过程中表现出优异的催化性能,在CVOCs催化氧化应用领域具有广阔的应用前景。

技术研发人员:李素静,张曼琳,李伟,杨硕,李昊,齐子韬,高静
受保护的技术使用者:浙江大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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