一种负载二氧化锰催化剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种负载二氧化锰催化剂的制备方法。依次包括如下步骤：将膨润土加入到八烷基三甲基溴化铵溶液中，在恒温搅拌、老化、离心分离，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；将(3?氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和水合氯化镍按1：1：1(摩尔比)的量加入到乙醇中形成溶液，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌、沉淀分离，形成含镍有机配合物柱撑膨润土；含产物置于马弗炉中，高温焙烧，去除部分元素，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。该材料中的二氧化锰均匀分布于三维孔道的孔壁上，对反应物有较好的吸附和催化效果。
【专利说明】
一种负载二氧化锰催化剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种负载二氧化锰催化剂的制备方法，属于催化材料制备领域。
【背景技术】
[0002]有机废气处理是指在工业生产过程中产生的有机废气进行吸附、过滤、净化的处理工作。通常有机废气处理有甲醛有机废气处理、苯甲苯二甲苯等苯系物有机废气处理等等。有机废气一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有机溶剂、处理难度大的特点。在有机废气处理时普遍采用的是有机废气活性炭吸附处理法、催化燃烧法、催化氧化法、酸碱中和法、等离子法等多种原理。催化氧化是一种比较经济有效的方法。但需要有经济适合普遍适用的催化剂。
[0003]二氧化锰作为一种新型的环保催化剂在一氧化碳氧化、过氧化氢分解以及苯酚的湿法氧化等反应中得到应用。在一些挥发性有机物的催化氧化反应中的实验结果表明，该材料具有良好的疏水性能，对有机物具有较强的亲和力，因此即使在水蒸气存在下，二氧化锰材料也能够选择吸附并氧化这些挥发性有机物。
[0004]膨润土是以蒙脱石(Montmorillonite)为主要矿物的粘土岩。蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成，属于2:1型的三层粘土矿物。晶层间距离为0.96?2.14nm，这些纳米片层团聚在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒。膨润土有很强的阳离子交换能力，在一定的物理-化学条件下，Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、CU2+等可相互交换。该材料便宜廉价，在中国的储量排世界第一，是一种比较好的载体材料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为克服现有技术载体价格高、活性低等不足，提供一种膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂的制备方法。
[0006]本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤:
[0007]I)按照每克膨润土对应0.5?0.8mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20-50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1 %?I %的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60?70 °C恒温水浴中搅拌5?6h，老化12?24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体；
[0008]2)将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1:1:1 (摩尔比)的量各2?4mol加入到20?40mL乙醇中形成溶液，在20?35°C下反应6?8h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌2?4h、沉淀分离，反应生成的含锰有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含锰有机配合物柱撑膨润土 ；
[0009]3)将含锰有机配合物柱撑膨润土置于马弗炉中，400?550 °C焙烧4?5h，然后停止加热冷却至室温，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。
[0010]本发明的优点是:
[0011 ] (I)将锰离子和有机物形成配合物，再利用有机膨润土对有机物的吸附效应，将锰元素均匀分布于膨润土层间。
[0012](2)将含硅有机物和锰原子配合，插入膨润土层间，再经过高温煅烧，去除碳、氮等元素，形成多孔材料。
[0013](3)利用膨润土层状结构，在膨润土层间插入硅元素，经过煅烧之后，硅元素形成氧化硅和负载的二氧化锰一起形成柱撑，使整个结构为三维立体孔道结构。
【具体实施方式】
[0014]以下进一步提供本发明的3个实施例:
[0015]实施例1
[0016]按照每克膨润土对应0.Smmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为I %的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在70 °C恒温水浴中搅拌6h，老化24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体;将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按I: 1:1(摩尔比)的量各4mol加入到40mL乙醇中形成溶液，在35 0C下反应Sh，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌4h、沉淀分离，反应生成的含锰有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含锰有机配合物柱撑膨润土;将含锰有机配合物柱撑膨润土置于马弗炉中，550°C焙烧5h，然后停止加热冷却至室温，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。
[0017]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量10mg合成得到的膨润土基多孔材料负载二氧化猛催化剂放置管中，调节空气的流速为25mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为eoooh—1。在30°C条件下，该催化剂降解浓度为250ppm的甲醛气体，降解率为77%。
[0018]实施例2
[0019]按照每克膨润土对应0.5mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1 %的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60°C恒温水浴中搅拌5h，老化12h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体;将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按I: 1:1(摩尔比)的量各2mol加入到20mL乙醇中形成溶液，在20°C下反应6h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌2h、沉淀分离，反应生成的含锰有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含锰有机配合物柱撑膨润土;将含锰有机配合物柱撑膨润土置于马弗炉中，400°C焙烧4h，然后停止加热冷却至室温，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。
[0020]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量10mg合成得到的膨润土基多孔材料负载二氧化猛催化剂放置管中，调节空气的流速为25mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为eoooh—1。在30°C条件下，该催化剂降解浓度为250ppm的甲醛气体，降解率为82%。
[0021]实施例3
[0022]按照每克膨润土对应0.6mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为I %的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在70 °C恒温水浴中搅拌6h，老化24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体;将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按I: 1:1(摩尔比)的量各3mol加入到40mL乙醇中形成溶液，在35 0C下反应Sh，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌4h、沉淀分离，反应生成的含锰有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含锰有机配合物柱撑膨润土;将含锰有机配合物柱撑膨润土置于马弗炉中，550°C焙烧5h，然后停止加热冷却至室温，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。
[0023]采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量10mg合成得到的膨润土基多孔材料负载二氧化猛催化剂放置管中，调节空气的流速为25mL/min，空气流动带动甲醛气体进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为eoooh—1。在30°C条件下，该催化剂降解浓度为250ppm的甲醛气体，降解率为89%。
【主权项】
1.一种膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤: 1)按照每克膨润土对应0.5?0.8mmol八烷基三甲基溴化铵的量，将过20-50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为0.1 %?I %的八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60?70 °C恒温水浴中搅拌5?6h，老化12?24h，离心分离，去掉上清液，得到八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体； 2)将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、水杨醛和四水合氯化锰按1:1:1(摩尔比)的量各2?4mol加入到20?40mL乙醇中形成溶液，在20?35°C下反应6?8h，加入八烷基三甲基溴化铵改性的膨润土固体，搅拌2?4h、沉淀分离，反应生成的含锰有机配合物在分配作用下，插入膨润土层间，形成含锰有机配合物柱撑膨润土 ； 3)将含锰有机配合物柱撑膨润土置于马弗炉中，400?550°C焙烧4?5h，然后停止加热冷却至室温，其中的碳氮等元素转化为气体溢出，形成孔道，得到氧化硅柱撑的膨润土基多孔材料负载二氧化锰催化剂。
【文档编号】B01J35/10GK106040229SQ201610405132
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】黄代琴, 马建锋
【申请人】常州大学