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。
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:
