[發明專利]一種負載型鈣鈦礦催化劑及其制備工藝

無效

• 申請號: 201210239068.6
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102728341A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 王永強;趙朝成;趙東風;許秀鑫;劉芳;張慶冬;安慧
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J23/34;B01J23/889;B01J23/83;B01D53/86;B01D53/72
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技術領域

本發明涉及一種負載型鈣鈦礦催化劑的制備及其在催化燃燒中的應用。特別適用于催化燃燒消除苯、甲苯、二甲苯等芳香烴類揮發性有機廢氣。

背景技術

揮發性有機化合物(Volatile?Organic?Compounds，簡稱VOCs)，是石油化工、制藥、印刷、制鞋、噴漆等行業排放的最常見的污染物。該類有機物大多具有毒性，部分已被列為致癌物質，如氯乙烯、苯、多環芳烴等。對石化企業揮發廢氣的分析發現，以甲苯為代表的苯系物是石油化工行業很常見的一類污染物。苯系物不僅引起空氣質量的下降，且可以在強光照下進行光化學反應，產生光化學煙霧等二次污染物，對環境和動植物造成更巨大的危害；而且高濃度的苯系物對中樞神經系統具有麻醉作用，可引起人體中毒。因此，對苯、甲苯、二甲苯等芳香烴類揮發性有機污染物的有效控制技術已引起廣大研究者的重視。

催化燃燒技術由于其能耗低、活性高、無二次污染等優勢已成為最常用的VOCs治理技術。與其它處理技術相比，催化燃燒技術特別適于處理大風量、低濃度的揮發類有機廢氣。催化燃燒反應的核心是選擇合適的催化劑，目前對于VOCs燃燒催化劑的研究主要集中在貴金屬催化劑、過渡金屬氧化物催化劑和復合金屬氧化物催化劑三種類型。貴金屬催化劑如Pt、Pd、Rh等催化活性高、選擇性好，但價格昂貴、穩定性差，容易中毒失活。過渡金屬催化劑成本較低，但是活性較差、壽命和抗毒性一般。而復合氧化物催化劑則由于復合氧化物之間存在結構或電子調變等相互作用，活性比單一的氧化物要高。

近年來，在各類復合氧化物催化劑中，具有ABO₃結構的鈣鈦礦催化劑日益引起廣大研究者的重視。鈣鈦礦催化劑的典型結構式為ABO₃，屬于立方晶型，其結構中一般A為四面體型結構，多為稀土離子和堿土金屬；B為八面體型結構，多為過渡元素離子。其中A位和B位離子可被其它金屬離子部分取代。鈣鈦礦型氧化物的晶體結構會隨A位和B位離子的變化及取代離子的種類和含量的不同發生相應的畸變，并形成氧空位，從而使得催化劑具有傳遞氧和儲存氧的能力，直接影響其催化性能。目前，國內外的研究主要集中在A位元素的部分取代，黃海鳳等人采用共沉淀法制備了A位為La、Sr取代的系列催化劑，該系列催化劑具有較好的催化燃燒性能，但其制備工藝包括水浴、沉淀和老化等步驟，制作工藝復雜。發明專利200810163774.0“一種蜂窩陶瓷型鈣鈦礦催化燃燒催化劑及其制備和應用”對B位摻雜進行了相應的研究，采用Co、Mn元素進行了摻雜，并負載在帶有金屬氧化物涂層的蜂窩陶瓷載體上，制備過程中采用“涂層制作-共沉淀-浸漬-焙燒”工藝，所制備的催化劑的對甲苯的起燃溫度(T₅₀)在250℃左右，但其最大的缺點是催化劑制備過程繁瑣，在制備過程中還必須有金屬氧化物涂層制作工序。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種負載型鈣鈦礦催化劑及其制備工藝，所述鈣鈦礦催化劑具有較高催化燃燒苯、甲苯、二甲苯等芳香烴化合物性能，而且制備工藝簡單。

本發明的技術方案是：一種負載型鈣鈦礦催化劑，所述催化劑以Al₂O₃小球為載體，負載有組成為La_0.8Ce_0.2M_yN_1-yO₃的催化活性組分，其中M、N為Ti、Mn和Co中的任意兩者，y＝0～1。

優選的是，所述Al₂O₃小球的粒徑為1～5mm。

一種負載型鈣鈦礦催化劑的制備工藝，包括如下步驟：

(1)取適量粒徑為1～5mm的γ-Al₂O₃小球，放入馬弗爐中，在400～600℃的溫度條件下焙燒3～5小時進行活化，得到活性γ-Al₂O₃；