本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)和大氣污染治理領(lǐng)域，涉及一種消除易揮發(fā)有機(jī)物（vocs）的催化劑。

技術(shù)背景

揮發(fā)性有機(jī)物污染主要包括室內(nèi)與室外兩類來源。室外來源主要是以石油產(chǎn)品為燃料的汽車、輪船和飛機(jī)等交通工具排放的尾氣以及以煤、石油、天然氣為燃料或原料的工業(yè)過程；室內(nèi)來源主要是室內(nèi)裝修使用的油漆、添加劑或粘合劑等。室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物濃度過高或種類繁多會造成急性慢性中毒，嚴(yán)重影響身體健康；而室外揮發(fā)性有機(jī)物可導(dǎo)致溫室效應(yīng)，在光照下參與形成霧霾和光化學(xué)煙霧；大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)物易燃、易爆，且鹵代揮發(fā)性有機(jī)物可加速大氣臭氧層的消耗，造成臭氧層空洞。

目前，揮發(fā)性有機(jī)物的消除催化劑主要有負(fù)載型pd、pt等貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑，如銅、錳、鉻等金屬氧化物。由于貴金屬價格昂貴、資源短缺，因此發(fā)展廉價、高效、穩(wěn)定的非貴金屬氧化物催化劑，以減少貴金屬用量或替代貴金屬，得到更實(shí)用的環(huán)保催化劑成為此類催化劑的研究方向。

中國專利cn103978201公開了一種通過微波輔助對二氧化錫納米棒進(jìn)行納米銀修飾的方法，但是涉及的二氧化錫納米棒不是微波法制備的。中國專利cn106058231公開了一種二氧化錫納米晶嵌入三維中空碳球材料的制備方法，但是制備過程步驟繁瑣，屬于二次電池電極材料技術(shù)領(lǐng)域。中國專利cn106219597公開了一種介孔二氧化錫材料的制備方法，但是其制備過程復(fù)雜繁瑣，而且會造成氧化銅資源的浪費(fèi)并引起二次污染。中國專利cn10596722公開了一種二氧化錫納米花的制備方法，但這種二氧化錫納米花需要通過長達(dá)10-16小時的水熱晶化時間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于為制備高效催化揮發(fā)性有機(jī)物完全氧化的催化劑，提供一種簡便、快速制備方法。該催化劑采用微波法，輔以kcc-1介孔二氧化硅為硬模板合成高比表面二氧化錫催化劑。普通沉淀法合成的二氧化錫多晶納米顆?；钚院艿?，在450℃時甲苯轉(zhuǎn)化率僅達(dá)70%。但是以介孔二氧化硅為硬模板，微波法合成的催化劑，甲苯轉(zhuǎn)化的起始溫度大幅度降低，其中sno2-kcc-1-ultra-oh催化劑在340℃時甲苯轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%。利用微波法合成催化劑，步驟少，操作簡單，大幅度縮短了合成時間，且發(fā)明所使用的各種原材料和溶劑均為環(huán)境友好型，因此具有實(shí)用價值。

本發(fā)明特點(diǎn)在于使用kcc-1為硬模板，并輔以微波法快速合成高效的vocs催化完全氧化催化劑。其比表面積達(dá)100~200m²/g。

本發(fā)明所述的以介孔二氧化硅為硬模板制備高比表面二氧化錫催化劑的方法，其特征在于按如下步驟：

（1）按每1g錫鹽溶解于10~30ml去離子水中的比例，將錫鹽溶解或分散在去離子水中，混合均勻制得穩(wěn)定的混合液；

（2）在連續(xù)磁力攪拌或超聲處理作用下，按每10g錫鹽對應(yīng)加入0.1-0.5g介孔二氧化硅的比例，向步驟（1）的混合液中加入介孔二氧化硅，持續(xù)攪拌或超聲處理30~60分鐘，使之分散均勻；

（3）將步驟（2）的混合液轉(zhuǎn)移至石英燒瓶中，在設(shè)定的500~1000w微波功率，持續(xù)磁力攪拌或300~500w超聲功率下反應(yīng)10~60分鐘，使之反應(yīng)完全后冷卻至室溫，利用去離子水離心洗滌沉淀物到洗出液tds<20，70~150℃干燥，400~600℃空氣氛焙燒得到催化劑前體；

（4）在連續(xù)磁力攪拌的作用下，按每1g催化劑前體對應(yīng)20-60mlnaoh溶液的比例，將步驟（3）中制得的催化劑前體分散于5-10mol/l的naoh溶液中，持續(xù)攪拌2-8小時。利用去離子水離心洗滌沉淀物到洗出液tds<20，70~150℃干燥得到成品催化劑粉末。

本發(fā)明所述的錫鹽可以是四氯化錫、氯化亞錫或錫酸鹽。

本發(fā)明所述的介孔二氧化硅硬模板是kcc-1。

本發(fā)明中的催化劑主要應(yīng)用于常壓，空速為20,000ml/(gh)，反應(yīng)氣組成為500-1000ppm甲苯，(20%~40%)o2，n2平衡氣，其中sno2-kcc-1-ultra-oh催化劑在340℃以下即可將甲苯轉(zhuǎn)化完全，相較于普通沉淀法和普通微波法合成的二氧化錫納米顆粒催化劑，完全轉(zhuǎn)化溫度降低了90℃以上。

本發(fā)明催化劑的特點(diǎn)是：

(1)催化劑制備方法和步驟簡單易行，合成時間短，材料來源廣，成本低廉，適合規(guī)?；a(chǎn)，且催化劑使用操作條件簡單，具有工業(yè)化的前景。

(2)催化劑氧化甲苯的起燃溫度和完全燃燒溫度較低，穩(wěn)定性好，具有優(yōu)良的實(shí)用價值。

附圖說明

圖1為以kcc-1為硬模板微波合成介孔高比表面二氧化錫用于甲苯催化氧化活性。

圖2為本發(fā)明催化劑清除硅硬模板前的sem照片。

圖3為本發(fā)明催化劑清除硅硬模板后的sem照片。

圖4為本發(fā)明催化劑的n2吸附-脫附等溫曲線。

具體實(shí)施方式

為了更清楚的說明本發(fā)明的內(nèi)容，列舉以下實(shí)施例，但其對本發(fā)明的范圍無任何限制。

實(shí)施例1。

將20gsncl4?5h2o溶于400ml去離子水中，攪拌30分鐘。隨后加入0.5gkcc-1介孔二氧化硅，繼續(xù)攪拌30分鐘。將上述混合液轉(zhuǎn)移至石英燒瓶中，在微波功率800w、攪拌速率600r/min的條件下反應(yīng)30分鐘。利用去離子水離心洗滌沉淀物到洗出液tds<20，110℃干燥，450℃空氣氛焙燒4小時，制得sno2-kcc-1-stir催化劑。測得催化劑比表面積為352m²/g。

實(shí)施例2。

將20gsncl4?5h2o溶于400ml去離子水中，攪拌30分鐘。隨后加入0.5gkcc-1介孔二氧化硅，超聲波處理30分鐘。將上述混合液轉(zhuǎn)移至石英燒瓶中，在微波功率800w、超聲功率500w的條件下反應(yīng)30分鐘。利用去離子水離心洗滌沉淀物到洗出液tds<20，110℃干燥，450℃空氣氛焙燒4小時，制得sno2-kcc-1-ultra催化劑。測得催化劑比表面積為135m²/g。

實(shí)施例3。

取1g催化劑1加入適量10mol/lnaoh溶液中，在連續(xù)磁力攪拌的條件下，70℃水浴5h。利用去離子水離心洗滌沉淀物到洗出液tds<20，110℃干燥，制得sno2-kcc-1-stir-oh催化劑。測得催化劑比表面積為146m²/g。

實(shí)施例4。

取1g催化劑2加入10mol/lnaoh溶液中，在連續(xù)磁力攪拌的條件下，70℃水浴5h。利用去離子水離心洗滌沉淀物到洗出液tds<20，110℃干燥，制得sno2-kcc-1-ultra-oh催化劑。測得催化劑比表面積為108m²/g。

實(shí)施例5。

將20gsncl4?5h2o溶于400ml去離子水中，攪拌30分鐘。將上述混合液轉(zhuǎn)移至石英燒瓶中，在微波功率800w、超聲功率500w的條件下反應(yīng)30分鐘。利用去離子水離心洗滌沉淀物到洗出液tds<20，110℃干燥，450℃空氣氛焙燒4小時，制得sno2-microwave催化劑。測得催化劑比表面積為56m²/g。

實(shí)施例6。

將1.05gsncl4?5h2o溶于10g去離子水中，攪拌30分鐘。隨后將sncl4溶液逐滴加入到30ml的1.08mol/lnaoh溶液中，至ph約為9，繼續(xù)攪拌30分鐘，將混合溶液靜置陳化2小時。利用去離子水離心洗滌沉淀物到洗出液tds<20，110℃干燥，450℃空氣氛焙燒4h，制得未改良的二氧化錫納米顆粒sno2-precipitation催化劑，測得其比表面積為56m²/g。

催化vocs反應(yīng)實(shí)施實(shí)例。

實(shí)例1-6(實(shí)施例1-6中的催化劑)。

取30mg的催化劑1-5置于內(nèi)徑6mm的石英管反應(yīng)器中，通入1000ppm甲苯,(20%~40%)o2,n2平衡氣，空速為20,000ml/(gh),結(jié)果列于圖1。

活性測試如圖可見，在常壓、反應(yīng)氣組成為1000ppm甲苯,40%o2,n2平衡氣，空速為20,000ml/(gh)的條件下，普通沉淀法的sno2納米顆?；钚暂^低，在450℃時甲苯轉(zhuǎn)化率只有70%。但是以kcc-1為硬模板，微波合成的二氧化錫催化劑，甲苯轉(zhuǎn)化的起始溫度大幅度降低，其中sno2-kcc-1-ultra-oh催化劑在340℃時即可將甲苯轉(zhuǎn)化完全。