一種碳納米球擔載氧化錳基催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種碳納米球擔載的氧化儘催化劑及制備，應(yīng)用于隧道、停車場、地下 商場和城市公路隧道中常溫低濃度NO的脫除凈化，并且能夠長時間保持高轉(zhuǎn)化率和高活 性。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮氧化物（NOx)是形成硝酸型酸雨和光化學煙霧、破壞臭氧層的主要大氣污染物 之一，具有很強的毒性。隧道，停車場等半封閉空間由于自然通風受到限制，機動車排放的 尾氣無法及時排出，氮氧化物（NOx)累積，空氣污染嚴重。其中，一氧化氮（NO)占NOx總量 的90%-95%，NO有效的脫除凈化顯得尤為重要。NO的治理技術(shù)包括催化還原法、催化分解 法、等離子體法、液體吸收法、吸附法、微生物法等，其活性都相對較低。NO常溫催化氧化催 化劑載體的選擇很重要，一方面能夠提高催化劑的原子利用率，另一方面能夠降低催化劑 的成本；所W亟需尋找一種廉價、高效的載體來提高催化劑的活性。
[0003]碳納米球表面具有豐富的含氧官能團，負載的氧化儘提高了原子利用率，增強了 氧化儘與載體的相互作用，提高了其活性；另一方面利用碳納米球作載體催化劑的成本得 到很大程度的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種碳納米球擔載氧化儘基催化劑的制備方 法，用于NO常溫催化氧化。
[0005]-種碳納米球擔載氧化儘基催化劑的制備方法，其特征在于，利用硫酸對碳納米 管擔載氧化儘進行表面改性，其制備步驟包括： (1) 將碳納米球分散在去離子水中超聲20min，然后加入適量的聚乙締化咯燒酬再超聲 20min，獲得碳納米球與聚乙締化咯燒酬的第一分散液；將一定濃度的高儘酸鐘水溶液和硫 酸溶液逐滴滴入上述分散液中并劇烈攬拌；常溫攬拌混合均勻后，放入聚四氣乙締內(nèi)襯的 水熱晶化蓋，晶化溫度為160°C，反應(yīng)40min-lh獲得沉淀； (2) 用大量去離子水洗涂、過濾出所得沉淀，放入50-80°C烘箱12小時進行烘干即制得 碳納米球擔載氧化儘基催化劑。
[0006]步驟（1)中所述表面活性劑與碳納米球的質(zhì)量比1 :6;高儘酸鐘與碳納米球的質(zhì) 量比7 :0. 3。
[0007]步驟（1)中所述第一分散液中碳納米球的質(zhì)量百分比為0. 6%;表面活性劑的質(zhì)量 百分比為0. 1% ;所述高儘酸鐘水溶液的濃度為0. 1~0. 6mol/L;所述的表面活性劑聚乙締 基化咯燒酬、聚乙締醇的一種。
[0008]本發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)碳納米球擔載氧化儘基催化劑，提高了常溫催化氧化NO的 壽命和降低了催化劑的成本。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實施中所制得的碳納米球擔載氧化儘催化劑的XRD圖譜。
[0010] 圖2為示出對比例一、實施例一的碳納米球擔載氧化儘低濃度NO常溫脫除性能測 試結(jié)果的圖，測試條件為：反應(yīng)氣NO濃度~lOppm、〇2濃度21%、載氣N2,溫度~30°C，空速 120000血·h 1·g1。
【具體實施方式】
[0011] W下實例結(jié)合附圖用于更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于此。
[0012] 對本發(fā)明的碳納米球擔載氧化儘基催化材料進行常溫脫除低濃度NO的測試。測 試方法可為：在反應(yīng)器中通入含氧NO廢氣，所述的含氧NO廢氣中包括ΝΟ,Νζ和〇2,W含氧NO 廢氣中的化為氧化劑，在室溫（30°C±5°C)條件下將NO催化氧化脫除。其中，所述的含氧 NO廢氣中〇2含量為~21%，N0的含量為~lOppm，其余為Nz。高空速為120000血.hi.gi。 碳納米球負載氧化儘基催化材料的用量為0. 25g。
[001引對比例1: 將7g高儘酸鐘（KMn04)溶解在150ml去離子水中，取5ml濃硫酸（95wt%)逐滴滴入高 儘酸鐘溶液中并不斷攬拌，滴加完畢后轉(zhuǎn)移至聚四氣乙締內(nèi)襯的水熱晶化蓋，晶化溫度為 160°C反應(yīng)40min，真空抽濾、大量水洗，于60°C烘箱中烘干，制得非負載氧化儘基催化劑， 記為：MS。
[0014]實施例1: 將0. 3g碳納米球與0. 05g聚乙締化咯燒酬分散在100ml去離子水中，并超聲20min ;取8g高儘酸鐘（KMn〇4)溶解在160ml去離子水中。將高儘酸鐘硫酸溶液逐滴加入到碳納米球 分散液中并不斷攬拌，滴加完畢后轉(zhuǎn)移至聚四氣乙締內(nèi)襯的水熱晶化蓋，晶化溫度為160°C 反應(yīng)40min，真空抽濾、大量水洗，于60°C烘箱中烘干，制得碳納米球擔載氧化儘基催化劑， 記為：MSC。
[001引表1 :不同制備條件下MSC-160的活性：
實施例2: 將0. 3g碳納米球與0. 05g聚乙締化咯燒酬分散在100ml去離子水中，并超聲20min ;取8g高儘酸鐘（KMn04)溶解在160ml去離子水中。將高儘酸鐘硫酸溶液逐滴加入到碳納米球 分散液中并不斷攬拌，滴加完畢后轉(zhuǎn)移至聚四氣乙締內(nèi)襯的水熱晶化蓋，晶化溫度為140°C 反應(yīng)40min，真空抽濾、大量水洗，于60°C烘箱中烘干，制得碳納米球擔載氧化儘基催化劑， 記為：MSC-140。
[0016] 表2 :不同制備條件下MSC-140的活性：
實施例3: 將0. 3g碳納米球與0. 05g聚乙締化咯燒酬分散在100ml去離子水中，并超聲20min ;取8g高儘酸鐘（KMn〇4)溶解在160ml去離子水中。將高儘酸鐘硫酸溶液逐滴加入到碳納米球 分散液中并不斷攬拌，滴加完畢后轉(zhuǎn)移至聚四氣乙締內(nèi)襯的水熱晶化蓋，晶化溫度為180°C 反應(yīng)40min，真空抽濾、大量水洗，于60°C烘箱中烘干，制得碳納米球擔載氧化儘基催化劑， 記為：MSC-180。
[0017] 表3:不同制備條件下MSC-180的活性：
【主權(quán)項】
1. 一種碳納米球擔載氧化錳基催化劑的制備方法，其特征在于，利用硫酸對碳納米管 擔載氧化錳進行表面改性，其制備步驟包括： (1) 將碳納米球分散在去離子水中超聲20min，然后加入適量的聚乙烯吡咯烷酮再超聲 20min，獲得碳納米球與聚乙烯吡咯烷酮的第一分散液；將一定濃度的高錳酸鉀水溶液和硫 酸溶液逐滴滴入上述分散液中并劇烈攪拌；常溫攪拌混合均勻后，放入聚四氟乙烯內(nèi)襯的 水熱晶化釜，晶化溫度為160°C，反應(yīng)40min-lh獲得沉淀； (2) 用大量去離子水洗滌、過濾出所得沉淀，放入50-80°C烘箱12小時進行烘干即制得 碳納米球擔載氧化猛基催化劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳納米球擔載氧化錳基催化劑的制備方法，其特征在于， 步驟（1)中所述表面活性劑與碳納米球的質(zhì)量比1 :6 ;高猛酸鉀與碳納米球的質(zhì)量比7 : 0· 3〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳納米球擔載氧化錳基催化劑的制備方法，其特征在于， 步驟（1)中所述第一分散液中碳納米球的質(zhì)量百分比為0. 6% ;表面活性劑的質(zhì)量百分比為 〇. 1% ;所述高錳酸鉀水溶液的濃度為〇. 1~〇. 6mol/L;所述的表面活性劑聚乙烯基吡咯烷 酮、聚乙烯醇的一種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及碳納米球擔載氧化錳催化劑及制備方法。該催化劑采用氧化還原法將活性組分氧化錳負載到碳納米球上，干燥后獲得催化劑錳基氧化物與載體有著較強的相互作用，提高常溫常壓下NO催化氧化活性。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉可以應(yīng)用于停車場、地下商場和城市公路隧道中NO污染物的高效凈化處理，具有重要的社會意義和實際應(yīng)用價值。
【IPC分類】B01J23/34, B01D53/86, B01D53/56
【公開號】CN105289583
【申請?zhí)枴緾N201510721869
【發(fā)明人】何丹農(nóng), 張濤, 高振源, 趙昆峰, 楊玲, 袁靜, 蔡婷, 金彩虹
【申請人】上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月30日