一种三维有序大孔Mn

一种三维有序大孔mn1‑
x
ag
x
co2o4尖晶石型复合氧化物催化剂的制备
技术领域
1.本发明属于柴油车尾气净化处理领域，涉及一种降低柴油车尾气中碳烟颗粒燃烧温度的催化剂合成，具体涉及一种三维有序大孔mn1‑
x
ag
x
co2o4尖晶石型复合氧化物催化剂的制备。


背景技术：

2.目前，城市雾霾天气的污染已经严重影响了人民的生活及生命健康，其中柴油车尾气中含有的碳烟颗粒物(pm)是雾霾的主要来源，因此，降低和消除柴油车尾气中的碳烟颗粒是柴油车尾气净化的重要任务。尾气后处理技术可以直接高效地控制碳烟颗粒物的排放。使用颗粒物捕集器是减少颗粒物污染的最直接有效的方法。但是由于柴油车的正常排气温度一般在400℃左右，而碳烟颗粒的氧化温度都在600℃以上，因此开发高活性的柴油车尾气处理催化剂成为解决当前问题见效最快的手段之一。
3.专利号zl201711284437.2公开了一种三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物催化剂，该催化剂虽然可以提高催化剂的活性表面积，改善碳烟颗粒和催化剂的接触性能，但是由于柴油车的排气温度低，大约只能燃烧50％的碳烟，没有燃烧的碳烟排放到空气中仍会带来环境污染。尖晶石特殊的结构为金属掺杂改性提供了非常有利的条件。当用其它金属阳离子部分取代ab2o4结构中的a或b离子后，出现大量的吸附氧空位，产生晶格缺陷，即反应的活性中心，获得更好的催化活，促进碳烟粒的氧化燃烧。


技术实现要素：

4.本发明的目的针对现有技术中三维有序大孔mnco2o4催化剂活性低的问题而提供的一种三维有序大孔mn1‑
x
ag
x
co2o4尖晶石型复合氧化物催化剂的制备。该催化剂可以改变晶体结构，产生晶格缺陷，活化氧物种，促进碳烟颗粒的氧化燃烧。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种三维有序大孔mn1‑
x
ag
x
co2o4尖晶石型复合氧化物催化剂的制备，包括以下制作步骤：
6.第一步，称取硝酸银、四水合乙酸锰和六水合硝酸钴；
7.第二步，称取葡萄糖；
8.第三步，将上述称取的硝酸银、四水合乙酸锰和六水合硝酸钴加入甲醇与乙二醇的混合液中，于室温下搅拌30
‑
50min，溶解待用；
9.第四步，将上述称取的葡萄糖加到第三步的溶液中，然后搅拌10
‑
30min，溶解待用；
10.第五步，向第四步所得溶液中加入预处理后的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)模板，浸渍12
‑
18h；
11.第六步，将多余的浸渍液倒入布式漏斗中进行抽滤，然后放入40℃水浴锅中干燥24
‑
48h；
12.第七步，将干燥后样品放入管式炉中，在流速为100
‑
150ml/min的空气下以1
‑
3℃/min速度由室温升温至160℃，保持2
‑
3h，随后以1
‑
2℃/min速度升至600℃，保持4
‑
8h后自然降至室温。
13.在本发明中，所述的x取值范围为0
‑
0.4。
14.优选地，所述的硝酸银、四水合乙酸锰、六水合硝酸钴、葡萄糖的摩尔比为1：1.5:5：6。
15.优选地，所述的甲醇与乙二醇的体积比为1：1.5。
16.另外本发明还提供了一种三维有序大孔mn1‑
x
ag
x
co2o4尖晶石型复合氧化物催化剂的使用方法，包括以下步骤：
17.按质量比10:1的称取本发明制备催化剂与碳烟颗粒共165g，充分混合后加入反应管中，两端用石英棉固定，放到微型固定床反应装置上进行反应，尾气经色谱检测分析。
18.本发明的有益效果是：制备的三维有序大孔mn1‑
x
ag
x
co2o4尖晶石型复合氧化物催化剂具有规则的孔结构，较大的孔径和比表面积，可以提高催化剂和碳烟颗粒的接触性能，降低碳烟颗粒的燃烧温度；同时，掺杂ag后，产生的晶格缺陷可以吸附大量氧，促进燃烧反应的发生。mnco2o4作为催化剂在柴油车排放温度下只可以消除大约50％的碳烟，而掺杂银后的mn1‑
x
ag
x
co2o4催化剂可以消除90％以上的碳烟，因此，三维有序大孔mn1‑
x
ag
x
co2o4尖晶石型复合氧化物催化剂具有更好的催化活性。
附图说明
19.图1为所制得催化剂与专利号zl2017 1 1284437.2公开的三维有序大孔mnco2o4催化剂催化碳烟燃烧的co2浓度曲线。其中(a)、(b)、(c)分别为实施1、实施2、实施3所制得催化剂催化碳烟燃烧的co2浓度信号曲线，(d)为专利号zl2017 1 1284437.2公开的三维有序大孔mnco2o4催化剂催化碳烟燃烧的co2浓度信号曲线。
具体实施方式
20.实施例1：一种三维有序大孔mn1‑
x
ag
x
co2o4尖晶石型复合氧化物催化剂的制备方法如下：
21.称取1mol硝酸银、1.5mol四水合乙酸锰和5mol六水合硝酸钴，加入甲醇和乙二醇的混合液中于室温下溶解，搅拌50min，其中甲醇与乙二醇的体积比为1：1.5；再称取6mol葡萄糖加到上述溶液中，继续搅拌10min；加入聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)模板，浸渍12h；将浸渍好的混合液倒入布式漏斗中进行抽滤，放入40℃水浴锅中干燥24h；将干燥后样品放入管式炉中，在流速为100ml/min的空气下以1℃/min速度由室温升温至160℃，保持2h，随后以1℃/min速度升至600℃，保持4h后自然降至室温。
22.按质量比10:1的称取催化剂与碳烟颗粒共165g，充分混合后加入反应管中，两端用石英棉固定，放置到微型固定床反应装置上进行反应，尾气经色谱检测分析。
23.活性评价结果为催化碳烟燃烧反应的t
10
、t
50
、t
90
分别为273℃、361℃、432℃，与mnco2o4相比，分别降低42℃、40℃、41℃。
24.实施例2：一种三维有序大孔mn1‑
x
ag
x
co2o4尖晶石型复合氧化物催化剂的制备方法如下：
25.称取2mol硝酸银、3.0mol四水合乙酸锰和10mol六水合硝酸钴，加入甲醇和乙二醇的混合液中于室温下溶解，其中甲醇与乙二醇的体积比为1：1.5，搅拌40min；再称取12mol葡萄糖加到上述溶液中，继续搅拌30min；加入聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)模板，浸渍16h；将浸渍好的混合液倒入布式漏斗中进行抽滤，放入40℃水浴锅中干燥30h；将干燥后样品放入管式炉中，在流速为120ml/min的空气下以2℃/min速度由室温升温至160℃，保持2h，随后以2℃/min速度升至600℃，保持8h后自然降至室温。
26.按质量比10:1的称取催化剂与碳烟颗粒共165g，混合后加入反应管中，两端用石英棉固定，放置到微型固定床反应装置上进行反应，尾气经色谱检测分析。
27.活性评价结果为催化碳烟燃烧反应的t
10
、t
50
、t
90
分别为279℃、360℃、430℃，与mnco2o4相比，分别降低36℃、41℃、43℃。
28.实施例3：一种三维有序大孔mn1‑
x
ag
x
co2o4尖晶石型复合氧化物催化剂的制备方法如下：
29.称取3mol硝酸银、4.5mol四水合乙酸锰和15mol六水合硝酸钴，加入甲醇和乙二醇的混合液中于室温下溶解，搅拌30min，其中甲醇与乙二醇的体积比为1：1.5；再称取18mol葡萄糖加到上述溶液中，继续搅拌20min；加入聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)模板，浸渍18h；将浸渍好的混合液倒入布式漏斗中进行抽滤，放入40℃水浴锅中干燥48h；将干燥后样品放入管式炉中，在流速为150ml/min的空气下以3℃/min速度由室温升温至160℃，保持3h，随后以1.5℃/min速度升至600℃，保持6h后自然降至室温。
30.按质量比10:1的称取催化剂与碳烟颗粒共165g，充分混合后加入反应管中，两端用石英棉固定，放置到微型固定床反应装置上进行反应，尾气经色谱检测分析。
31.活性评价结果为催化碳烟燃烧反应的t
10
、t
50
、t
90
分别为281℃、370℃、442℃，与mnco2o4相比，分别降低34℃、41℃、31℃。
32.以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。