[發明專利]一種處理工業廢氣的稀土鈣鈦礦型催化劑及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 201110365215.X
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102513123A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 沈樹寶;嚴小康;黃瓊;陳英文;祝社民;馬文嬌
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J23/83;B01J29/072;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/62
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術領域

本發明涉及一種處理工業廢氣的稀土鈣鈦礦型催化劑及其制備方法、應用，屬于大氣污染治理技術和環保催化材料領域。

技術背景

石油化工企業的生產、材料的制造與加工、汽車行業的工業化以及電廠化石燃料的燃燒過程中均會排放大量工業廢氣，導致環境污染日益嚴重。我國工業廢氣年排放量隨著國民經濟的發展，也呈現快速增長的趨勢。工業廢氣包括揮發性有機氣體（VOCs）和CO等有毒有害氣體，VOCs是一類疏水及持久性有機污染物，對環境、動植物生長及人體健康均會造成巨大危害；CO則是典型的可燃、有毒化合物，也是大氣中的主要污染物之一。目前國內外工業廢氣的消除方法主要以催化燃燒為主。催化燃燒法因具有起燃溫度低、能耗低、效率高、無二次污染、適用范圍廣等優點，已成為當前工業廢氣治理行業研究、應用的主流和發展方向，而制備高效、廉價的催化劑又是催化燃燒法技術的核心。現有催化燃燒的催化劑主要分為貴金屬和非貴金屬催化劑，其中貴金屬主要包括Pt、Pd、Au等，而非貴金屬主要采用具有催化氧化還原特性能的過渡元素的復合氧化物或混合物,如?Ti、Cr、Mn、Fe、?Co、?Ni、?Cu和?Zn等。中國專利CN101439290A涉及凈化有機廢氣的鈣鈦礦型催化劑及其制備方法，一次性在涂層改性的堇青石載體上負載鑭、鍶、鈷和錳混合氧化物，該催化劑具有催化效率高、制備簡單和成本低易于推廣等特點，然而該催化劑易被工業廢氣中還原性氣體(CO)還原而失活。中國專利CN1243768A公開了一種CO催化燃燒催化劑及其制備方法，該催化劑雖具有較高的CO催化燃燒轉化效率，但對VOCs的催化燃燒效果較差，且需使用較高含量的貴金屬元素，不僅價格昂貴，且具有抗毒能力差和普遍實用性能差等缺點，另外廢舊的催化劑還需專門的固廢處理。因此，研發能夠同時處理VOCs和CO的過渡態金屬氧化物及其與稀土金屬相復合的高效、廉價催化劑來替代貴金屬催化劑已成為國內外催化燃燒催化劑研究的熱點和趨勢。

發明內容

本發明目的是針對上述不足之處，提供一種處理工業廢氣的稀土鈣鈦礦型催化劑及其制備方法、應用，其活性組分為La_xM_1-xCo_yN_1-yO₃?(M=Ba，Ca；N=Mn，Fe，Ni)，其中0.1≤x≤1，0.1≤y≤1。該催化劑適合多種工況條件，具有催化效率高、穩定性好和抗毒能力強等特點，即可在300℃、空速為20?000?h^-1條件下實現對苯的完全催化燃燒，與同類催化劑相比，完全催化燃燒苯的溫度降低約50℃；亦可在150℃、空速為10?000?h^-1條件下實現對體積分數為1.5%?CO完全氧化，比同類催化劑的完全催化燃燒溫度降低約100℃；該催化劑以稀土鈣鈦礦型氧化物為活性組分負載在自制或天然無機材料載體上，活性組分的質量分數為5~20%，成本更為低廉。本發明的另一個目的是提供上述催化劑的制備新方法，采用檸檬酸鹽浸漬法制備了該類催化劑，具有制備工藝簡單、快速、廉價的優點，所得催化劑同時具有處理工業廢氣中VOCs和CO的能力。

本發明涉及的一種處理工業廢氣的稀土鈣鈦礦型催化劑及其制備方法、應用是采取以下技術方案實現：

一種處理工業廢氣的稀土鈣鈦礦型催化劑，其特征在于所述催化劑以稀土鈣鈦礦型氧化物ABO₃為活性組分，選用的載體為自制堇青石載體或天然無機材料載體，以載體的質量為基準，活性組分負載量的質量百分含量為5~20%。

所述活性組分稀土鈣鈦礦型氧化物ABO₃中，A位元素為La、M，B位元素為Co、N，通式為La_xM_1-xCo_yN_1-yO₃（M=Ba，Ca；N=Mn，Fe，Ni），其中0.1≤x≤1，0.1≤y≤1；且A位元素La、M的摩爾比為x：1-x；B位元素Co、N的摩爾比為y：1-y；A位元素總摩爾量、B位元素總摩爾量與絡合劑的摩爾比為1:1:1~2。