本發(fā)明涉及催化燃燒環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種用于丙烷低溫催化燃燒消除的錳基催化劑及其制備方法，并提供了一種用于完全催化燃燒消除環(huán)境中易揮發(fā)性有機污染物的方法。

背景技術(shù)：

VOCs是形成夏季光化學煙霧、城市灰霾的主要成分，具有毒性危害人類健康。工業(yè)排放如化工廠排出的工藝尾氣、廢棄物焚燒的煙氣中產(chǎn)生大量VOCs；隨著機動車保有量的逐年增加，機動車尾氣（PM（微粒、碳煙））、CO、NOx 和HC（碳氫化合物）已成為空氣的主要污染源之一。隨著國家環(huán)保法律法規(guī)對VOCs大氣污染物排放有了更高的控制要求，對現(xiàn)有的VOCs治理技術(shù)有了更高的挑戰(zhàn)。針對于處理大氣量、中高濃度的VOCs（1000mg/m³-10000 mg/m³）廢氣，蓄熱式催化燃燒技術(shù)是一種較為成熟的方法。然而蓄熱式催化燃燒技術(shù)催化劑使用的是貴金屬鉑、鈀等貴金屬催化劑，仍存在價格相對比較昂貴、貴金屬易燒結(jié)、易流失，催化劑易中毒，投入成本高，這些缺點限制了其使用范圍。開發(fā)價格低廉、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、活性較高的催化劑成為HC 催化燃燒亟待解決的問題。金屬氧化物尤其是過渡金屬氧化物由于其價格低廉且結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定常常被用作催化燃燒的催化劑。金屬氧化物MnOx中錳具有豐富的價態(tài)，具有很強的儲放氧能力，對于烴類的催化完全氧化表現(xiàn)出了一定的活性，然而其起燃溫度相對較高，因此試圖通過摻雜其他提高其催化性能是目前相關(guān)研究者很關(guān)心的議題。為克服現(xiàn)有技術(shù)得不足，本發(fā)明提供一種用于丙烷催化燃燒的催化劑及其制備方法和應用。

鈦摻雜的MnOx表面暴露出豐富的活性位點，有效的降低了丙烷燃燒的起燃溫度，在300^oC左右，丙烷可以完全燃燒，其工作溫度適用于蓄熱式催化燃燒設備。本發(fā)明成本低廉，催化劑活性較高，適用于中高濃度的VOCs催化燃燒。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種丙烷催化燃燒消除的催化劑及制備方法和應用。

一種用于丙烷催化燃燒消除的催化劑的制備方法，其特征在于，利用四價鈦摻雜氧化錳的方式獲得較高的活性，其制備步驟包括：

（1）將0.6mol/L的葡萄糖水溶液常溫攪拌均勻后放入聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱晶化釜，晶化溫度為180℃，反應5h獲得沉淀；用去離子水和95%乙醇清洗至濾液為無色，過濾出所得沉淀并烘干即制得碳納米球；

（2）將0.08g碳納米球分散至0.01~0.05mol/L聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中記為第一分散液，逐滴滴入0.1mol/L高錳酸鉀水溶液以及質(zhì)量百分比為0.2%硫酸鈦水溶液，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℃，反應1h獲得沉淀；洗滌、過濾出所得沉淀并烘干，得到弱晶化的鈦摻雜的氧化錳；

（3）將弱晶化鈦摻雜的氧化錳在氮氣保護氣氛下晶化3h獲得鈦摻雜的MnOx。

步驟（2）中聚乙烯吡咯烷酮與碳納米球的質(zhì)量比1：6；步驟（2）中高錳酸鉀與碳納米球的質(zhì)量比10：0.1；步驟（2）硫酸鈦與碳納米球的質(zhì)量比1：1。

步驟（2）中，所述第一分散液中碳納米球的質(zhì)量百分比為0.6%；聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量百分比為0.1%；所述高錳酸鉀水溶液的濃度為0.1mol/L；硫酸鈦溶液的質(zhì)量百分比為0.2%；步驟（3）中，所述晶化溫度為300℃。

一種用于丙烷催化燃燒消除的催化劑，其特征在于，根據(jù)上述任一所述方法制備得到。

一種用于丙烷催化燃燒消除的催化劑的應用。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)鈦摻雜的MnOx催化劑有效的降低了丙烷燃燒的起燃溫度，在300^oC左右，丙烷可以完全燃燒，其工作溫度適用于蓄熱式催化燃燒設備。

附圖說明

圖1為實施例1 Ti-MnOx的丙烷氧化過程反應溫度與丙烷轉(zhuǎn)化率測試曲線；圖2為實施例2 Fe-MnOx丙烷氧化過程中反應溫度與丙烷轉(zhuǎn)化率測試曲線；圖3為實施例3 Mg-MnOx丙烷氧化過程反應溫度與丙烷轉(zhuǎn)化率測試曲線。

具體實施方式

以下實例結(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。

用于丙烷催化燃燒的所有催化劑活性評價在固定床微反應器（內(nèi)徑8mm 石英，長250mm）中進行，催化劑的用量為100mg，溫度采用K 型熱電偶自動控制。標準鋼瓶氣經(jīng)配氣系統(tǒng)與空氣混合進入反應器進行燃燒。流量采用質(zhì)量流量計控制，丙烷的濃度為0.1vol%，每克催化劑每小時處理的廢氣量為30L。主要反應產(chǎn)物為二氧化碳和水。

實施例1：

將0.6mol/L的葡萄糖水溶液常溫攪拌均勻后放入聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱晶化釜，晶化溫度為180℃，反應5h獲得沉淀。用去離子水和95%乙醇清洗至濾液為無色，過濾出所得沉淀并烘干即制得碳納米球。將碳納米球與0.05mol/L聚乙烯吡咯烷酮的水溶液、0.1mol/L高錳酸鉀水溶液以及質(zhì)量百分比為0.2%硫酸鈦水溶液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℃，反應1h獲得沉淀；洗滌、過濾出所得沉淀并烘干，得到弱晶化的鈦摻雜的氧化錳。將弱晶化鈦摻雜的氧化錳在氮氣保護氣氛下晶化溫度300℃，晶化3h獲得鈦摻雜的MnOx。下表中T_10%、T_50%、T_90% 分別為轉(zhuǎn)化率達到10%、50%、90% 時所需的反應溫度。

實施例2：

將0.6mol/L的葡萄糖水溶液常溫攪拌均勻后放入聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱晶化釜，晶化溫度為180℃，反應5h獲得沉淀。用去離子水和95%乙醇清洗至濾液為無色，過濾出所得沉淀并烘干即制得碳納米球。將碳納米球與0.05mol/L聚乙烯吡咯烷酮的水溶液、0.1mol/L高錳酸鉀水溶液以及1mol/L硫酸鐵水溶液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℃，反應1h獲得沉淀；洗滌、過濾出所得沉淀并烘干，得到弱晶化的鐵摻雜的氧化錳。將弱晶化鐵摻雜的氧化錳在氮氣保護氣氛下晶化溫度300℃，晶化3h獲得鐵摻雜的MnOx。

實施例3：

將0.6mol/L的葡萄糖水溶液常溫攪拌均勻后放入聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱晶化釜，晶化溫度為180℃，反應5h獲得沉淀。用去離子水和95%乙醇清洗至濾液為無色，過濾出所得沉淀并烘干即制得碳納米球。將碳納米球與0.05mol/L聚乙烯吡咯烷酮的水溶液、0.1mol/L高錳酸鉀水溶液以及1mol/L硫酸鎂水溶液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℃，反應1h獲得沉淀；洗滌、過濾出所得沉淀并烘干，得到弱晶化的鎂摻雜的氧化錳。將弱晶化鎂摻雜的氧化錳在氮氣保護氣氛下晶化溫度300℃，晶化3h獲得鎂摻雜的MnOx。