[發(fā)明專利]一種催化燃燒催化劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910188158.5
• 申請日: 2009-10-27
• 公開（公告）號: CN102049312A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王學(xué)海;劉忠生;陳玉香;劉新友;程明珠;楊英
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: B01J37/00
• 分類號: B01J37/00;B01J37/10;B01J23/63;B01J23/44;B01D53/72;B01D53/86
• 代理公司: 撫順宏達(dá)專利代理有限責(zé)任公司 21102
• 代理人: 李微

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化燃燒催化劑及其制備方法，尤其涉及一種用于催化燃燒揮發(fā)性有機物的催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

揮發(fā)性有機化合物(VOCs)是指在常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點在260℃以內(nèi)的有機化合物，如脂肪烴、芳香烴、含氧有機物、含鹵族有機物、含氮有機物及含硫有機物等。機動車排放、能源工業(yè)、精細(xì)化工、印刷、涂料等行業(yè)是VOCs的主要來源。

VOCs對環(huán)境以及人體健康均有嚴(yán)重的危害：多數(shù)VOC有異味，損害人體某些器官，產(chǎn)生病變，甚至致癌；VOCs與臭氧等發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生光化學(xué)煙霧；一些VOCs易燃易爆，給企業(yè)生產(chǎn)帶來隱患。

處理VOCs有多種方法，如冷凝、吸附、吸收、直接燃燒、催化燃燒等。選擇適合的方法決定于所處理的VOCs的性質(zhì)，濃度和條件(溫度，壓力，流速等)。冷凝，吸附和吸收等方法適用于高濃度和低流速VOCs的處理；而低濃度高流量的VOCs則可選用直接燃燒和催化燃燒，從經(jīng)濟的角度來看，催化燃燒由于其能耗低和副產(chǎn)物無毒的特點而受到更多的重視。

催化燃燒催化劑通常為蜂窩陶瓷型結(jié)構(gòu)，即采用蜂窩陶瓷作為基體，涂覆載體涂層，然后再負(fù)載催化劑活性組分。催化燃燒的效果如何，與催化劑涂層和基體的結(jié)合強度密切相關(guān)，如果涂層與基體的結(jié)合強度低，則涂層在高空速氣流的沖刷及熱沖擊下容易龜裂、剝落，造成催化劑的失活。因此，涂層與基體緊密結(jié)合是保證催化劑長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

CN1013245B中所述的廢氣凈化催化劑的制備方法是將擔(dān)載了貴金屬的氧化鋯和其它氧化物混合后的含水稀漿浸涂蜂窩陶瓷基體。CN1415410A所述的一種催化燃燒催化劑的制備方法是將Al₂O₃、TiO₂、CeO₂、ZrO₂等組分加水制成漿液涂覆蜂窩陶瓷基體。CN1488435A所述催化劑的制備方法是將Al₂O₃、SiO₂、堿土金屬氧化物的前驅(qū)物硝酸鋁、硅溶膠、堿金屬的硝酸鹽加入氨水調(diào)制成含水稀漿，以此稀漿浸漬蜂窩陶瓷基體，然后再負(fù)載貴金屬。

我們發(fā)現(xiàn)，以上催化劑制備均采用漿液浸涂的方法制備涂層，漿液法制備過程較為復(fù)雜，需嚴(yán)格控制球磨漿液中顆粒的粒徑，而且得到的涂層易龜裂、剝落。為了提高涂層的熱穩(wěn)定性及催化劑活性，通常需要在涂層中添加CeO₂、ZrO₂、La₂O₃等助劑，漿液法制備的涂層中的助劑往往包埋在涂層中，因此助劑用量大。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種催化燃燒催化劑及其制備方法，本發(fā)明方法制備催化劑其涂層牢固度高，制備工藝簡單，助劑用量少。

本發(fā)明的催化燃燒催化劑制備方法包括下述步驟：

(1)對蜂窩陶瓷基體進(jìn)行水熱處理、干燥；

(2)水熱處理后的蜂窩陶瓷基體負(fù)載鋁溶膠，干燥6～12小時，焙燒1～5小時；

(3)在鋁溶膠涂層上負(fù)載稀土金屬氧化物，干燥、焙燒；

(4)在復(fù)合涂層的基礎(chǔ)上浸漬活性組分浸漬液，經(jīng)干燥和焙燒制成催化劑。

根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，步驟(1)中所述的蜂窩陶瓷為堇青石蜂窩陶瓷。

步驟(1)中對蜂窩陶瓷基體進(jìn)行水熱預(yù)處理方法是在40～150℃條件下，水熱處理蜂窩陶瓷基體2～24小時，預(yù)處理后在100℃～120℃干燥6～12小時。

步驟(2)中所述的鋁溶膠可以使用市售商品，也可用擬薄水鋁石為原料進(jìn)行制備。所述的鋁溶膠以氧化鋁計濃度為5wt％～30wt％，pH值為2～5。

步驟(2)中所述的干燥溫度為40～120℃，所述的焙燒溫度為400～600℃。

所述的鋁溶膠可以通過如下方法制備：將擬薄水鋁石加入到去離子水中，在攪拌的同時滴加濃硝酸。攪拌一定時間后，加熱至80℃，繼續(xù)滴加硝酸至完全膠溶，控制溶液pH值為2～5，陳化24小時，得到透明鋁溶膠。

步驟(3)中稀土金屬氧化物的負(fù)載采用浸漬法：取預(yù)定量的稀土金屬中的一種或者幾種元素的鹽溶于去離子水中，配制以金屬計濃度為0.1～1mol·L^-1的水溶液，將步驟(2)得到的涂有鋁溶膠涂層的蜂窩陶瓷基體浸入其中，3分鐘后取出，吹去殘液，100～110℃下干燥6～12小時，400～600℃焙燒2～5小時。

所述的稀土金屬選自Ce、La、Zr和Sm中的一種或幾種。