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化工产品与设备安全管理研究
Research on Safety Management of Chemical Products and Equipment

三、复合金属氧化物催化剂

为提高单一金属氧化物的低温氧化活性和稳定性，Ce、Si、Cu、Fe 等原子

半径大、M—O 键能弱、电负性低的金属或金属氧化物常被添加到锰和钴氧化物
中制备复合金属氧化物催化剂。复合金属氧化物之间的协同作用可改善活性组分
的氧化还原能力和材料的耐湿性。

（一）锰基复合氧化物
Ce 因优异的储氧性、Ce3+ 和 Ce4+ 之间稳定的氧化还原循环以及与其它金
属间的强相互作用，常用于催化剂的掺杂改性。Zhu 等研究了不同掺杂比例的
Ce 改性水钠锰矿 MnO2 催化剂，由于 Ce3+ 的半径大，Mn4+ 的半径小，Ce 的

加入抑制了 MnO2 晶体生长，导致 Ce-MnO2 的结晶度变差，颗粒尺寸变小从而
比表面积增大。CeO2 与 MnO2 形成固溶体使得 CeO2-MnO2 催化剂表面活性氧
数量增多，迁移率增强，Ce-MnO2（1 ∶ 10）在 100 ℃将 190 mg/L HCHO 完全

转化。无定形 SiO2 较高的比表面积和高度分散活性组分的能力为催化剂提供了
优良载体。朱荣辉等采用自组装法合成出具有大比表面积（164.85 m2/g）和丰富
活性位点（Mn3+，75.6%）的 MnO2/SiO2 催化剂，该催化剂在 90 ℃的甲醛转化
率为 90%，连续反应 6 h 去除效率仍保持 80% 以上。最早出现的铜锰复合氧化

物是霍加拉特催化剂，主要用于对瓦斯气的防护，后来人们发现它对 VOCs 气体
污染物也具有较好的催化作用。陈莹等采用简单的氧化还原法制备了一系列铜锰
氧化物用于降解甲醛，研究表明，Cu 的掺杂缩小锰的晶格结构，增加氧空位数目，

为氧物种的吸附提供更多吸附位。当 n（Cu/Mn）为 1/2、煅烧温度为 300 ℃时，
铜锰复合催化剂表现出最佳的催化性能，90 ℃将甲醛完全转化。Fe2O3 也是深
度氧化 VOC 活性催化剂的一种。高小红等通过共沉淀法合成出无定形的 MnOx-
Fe2O3 催化剂，无定形的晶相结构有利于反应物在催化剂表面发生快速吸脱附和

氧化还原反应，MnOx-Fe2O3 完全转化甲醛的温度为 80 ℃。500 h 寿命试验发现
HCHO 转化率降为 95%，催化剂发生失活现象的主要原因是碳酸盐化。由上可知，
MnOx-CeO2、MnOx-SiO2、MnOx-CuO 和 MnOx-Fe2O3 等锰基复合氧化物催化

剂具有相似的甲醛催化性能，主要以固溶体形式存在，结构呈无定形态。过渡金
属与 Mn 掺杂造成晶格畸变，增加了催化剂的比表面积和氧空位数量。但目前锰
基复合氧化物催化剂在 100 ℃左右能够达到理想的甲醛去除效果，其低温氧化活

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