本發(fā)明屬于功能材料應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及中空多殼層金屬氧化物催化的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，可揮發(fā)性有機(jī)物(vocs)的排放與日俱增，其中尤以涂料行業(yè)為最，vocs排放種類復(fù)雜，對環(huán)境和人類的身體健康影響極大，長期接觸可引起骨髓與遺傳損害，血象檢查可發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞，血小板減少，全血細(xì)胞減少與再生障礙性貧血，甚至發(fā)生白血病，以其最常見的甲苯和甲乙酮為最，因此急需被消除。催化氧化法以其節(jié)能環(huán)保、設(shè)備簡單、操作成本低等優(yōu)點(diǎn)可通過徹底消除voc來控制揮發(fā)性有機(jī)物的排放，其關(guān)鍵是高效催化劑的制備。

2、制約催化劑活性的因素一般有比表面積、表面氧物種、表面氧空位等。前人的研究表明：球形催化劑具有比一般催化劑更高的比表面積、更高的電子傳輸效率。通過對球形催化劑的制備進(jìn)行改進(jìn)，可有望獲得活性更高的催化劑樣品?；诖呋瘎┗钚缘闹萍s因素，選擇碳球?yàn)榛?，在表面沉積硝酸鹽或沉積硝酸鹽+貴金屬鹽，通過熱處理和摻雜，燒掉碳球，暴露出更多的活性位，提高甲苯、甲乙酮與活性位的接觸，從而得到更高效消除甲苯和甲乙酮的中空多殼層催化劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服以上不足，本發(fā)明提供中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法及應(yīng)用，更好的應(yīng)用中空多殼層催化劑消除多組分vocs。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、中空多殼層金屬氧化物催化劑的應(yīng)用，所述催化劑為以碳球載體為基底、硝酸鈷為鈷源、四氯鈀酸鈉為鈀源的pd-coo x-c球形催化劑，將催化劑應(yīng)用于甲苯的催化氧化。

4、中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法為：

5、步驟一、利用水熱法制備均勻分散的碳球載體；

6、步驟二、以碳球載體為基底，硝酸鈷為鈷源，四氯鈀酸鈉為鈀源，以乙醇為溶劑，利用水熱法得到pd-coo x-c球形催化劑；

7、步驟三、將離心、干燥得到的pd-coo x-c球固體粉末置于馬弗爐中以不同的升溫速率升溫至450-550℃焙燒，保溫5-7h，即可得中空多殼層金屬氧化物催化劑。

8、進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟一種水熱法具體為：將葡萄糖和?ctab放于燒杯中，加去離子水超聲溶解。

9、進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟一中葡萄糖與ctab的質(zhì)量比為13-15:0.5-1.5。

10、進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟一中水熱溫度為170-190℃，攪拌時間為9-11?h。

11、進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟二中硝酸鈷的加入量為1.00-1.92?g。

12、進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟二中溶劑乙醇的加入量為10-30?ml。

13、進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟二中超聲時間為1.5?h。

14、進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟二中水熱溫度為150-170℃。

15、進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟三中馬弗爐的升溫速率為1℃/min、2℃/min、10℃/min、15℃/min。

16、本發(fā)明的有益效果為：

17、1、以碳球?yàn)榛w，構(gòu)造中空多層球形結(jié)構(gòu)催化劑；

18、2、高溫焙燒碳球，暴露催化劑的多孔中空結(jié)構(gòu)，增大催化劑的比表面積，調(diào)控催化劑表面的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，調(diào)變催化劑表面氧空位的數(shù)量以及vocs與活性位點(diǎn)的接觸停留時間；

19、3、利用不同升溫速率焙燒催化劑，碳球的移除速率與鈷的氧化物在催化劑表面形成的殼層是正相關(guān)，最終得到中空多殼層金屬氧化物催化劑。

20、綜上所述，本發(fā)明具有制備工藝簡單，原料價格便宜，產(chǎn)量較高且催化劑形貌規(guī)整可控等特點(diǎn)，本發(fā)明制得的中空多殼層pd-co3o4催化劑對甲苯和甲乙酮氧化展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。

技術(shù)特征：

1.中空多殼層金屬氧化物催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述催化劑為以碳球載體為基底、硝酸鈷為鈷源、四氯鈀酸鈉為鈀源的pd-coox-c球形催化劑，將催化劑應(yīng)用于甲苯和甲乙酮的催化氧化。

2.如權(quán)利要求1所述的中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法具體步驟為：

3.如權(quán)利要求2所述的中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟一種水熱法具體為：將葡萄糖和?ctab放于燒杯中，加去離子水超聲溶解。

4.如權(quán)利要求3所述的中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟一中葡萄糖與ctab的質(zhì)量比為13-15:0.5-1.5。

5.如權(quán)利要求2所述的中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟一中水熱溫度為170-190℃，攪拌時間為9-11?h。

6.如權(quán)利要求2所述的中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟二中硝酸鈷的加入量為1.00-1.92?g。

7.如權(quán)利要求2所述的中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟二中溶劑乙醇的加入量為10-30?ml。

8.如權(quán)利要求2所述的中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟二中超聲時間為1.5?h。

9.如權(quán)利要求2所述的中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟二中水熱溫度為150-170℃。

10.如權(quán)利要求2所述的中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟三中馬弗爐的升溫速率為1℃/min、2℃/min、10℃/min、15℃/min。

技術(shù)總結(jié)
中空多殼層金屬氧化物催化劑的制備方法及應(yīng)用，催化劑為以碳球載體為基底、硝酸鈷為鈷源、四氯鈀酸鈉為鈀源的Pd?CoO<subgt;x</subgt;?C球形催化劑，將催化劑應(yīng)用于甲苯和甲乙酮的催化氧化。催化劑的制備方法為：利用水熱法制備均勻分散的碳球載體；以碳球載體為基底，硝酸鈷為鈷源，四氯鈀酸鈉為鈀源，以乙醇為溶劑，利用水熱法得到Pd?CoO<subgt;x</subgt;?C球形催化劑；將離心、干燥得到的Pd?CoO<subgt;x</subgt;?C球固體粉末置于馬弗爐中以不同的升溫速率升溫焙燒并保溫，即可得中空多殼層金屬氧化物催化劑。具有制備工藝簡單、成本低、產(chǎn)量高且催化劑形貌規(guī)整可控等特點(diǎn)，本發(fā)明制得的中空多殼層Pd?Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;催化劑對甲苯和甲乙酮氧化展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。

技術(shù)研發(fā)人員：魏學(xué)鋒,徐富萍,王甲,苗娟,趙雨桐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30