[發明專利]一種低溫催化燃燒揮發性有機物催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210302650.2
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102824909A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 魏可鎂;魏笑峰;肖益鴻;蔡國輝;鄭勇
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;F23G7/07
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于化學催化劑及其制備技術領域，具體涉及一種低溫催化燃燒揮發性有機物催化劑及其制備方法。

背景技術

揮發性有機物（Volatile?Organic?Compounds，簡稱VOCs）是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa，常壓下沸點低于260℃的有機化合物。主要包括芳香烴、脂肪烴、鹵代烴、含氧烴、萜烴、醇、醛、酮和酯等。它們是石油化工、制藥、印刷、噴漆等行業排放廢氣中的主要污染物。該類有機物大多具有毒性并伴有惡臭，部分還可以致癌，且多數VOCs對臭氧層有破壞作用。傳統的有機廢氣凈化方法有吸附法、冷凝法和直接燃燒法等，但它們容易產生二次污染、能耗大、易受有機廢氣濃度和溫度的限制。而催化燃燒技術是把VOCs完全氧化成二氧化碳和水，該方法具有起燃溫度低，能量消耗少；適用范圍廣，幾乎能處理所有的VOCs；不會生成NOx等污染物，無二次污染；設備體積小；轉化率高；啟動能耗低，并能回收甚至輸出部分熱能等優點，已成為凈化VOCs的一種主要方法。該方法目前所采用的催化劑多為負載型貴金屬催化劑，如Pt、Pd、Ru、Au等（（1）Catal?Today,1999,54:81?（2）?Appl?Catal?B,2012，111-112:218?（3）Chem?Eng?J,2012,180:46）這些負載型貴金屬催化劑具有起燃溫度低、活性高優點，但同時存在價格昂貴、穩定性較差、抗中毒能力低等缺點，使其應用受到了一定的限制((4)Chem?Lett,1999,8:801(5)J?Catal,2005,232:96)。研究表明稀土及其氧化物的加入可以提高催化劑的活性、提高催化劑的熱穩定性、改善催化劑的抗硫、抗鉛能力((6)?Appl?Catal?B，2009，88：305?(7)?J?Alloy?Compd，2004，374：387)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫催化燃燒揮發性有機物催化劑及其制備方法，本發明的催化劑制備工藝簡單，易放大生產，對苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙醇、丙烷低溫完全氧化反應具有很高的催化活性，是一種新型、高效的催化劑，可用于工業尾氣或室內污染等方面的揮發性有機物凈化處理。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種低溫催化燃燒揮發性有機物催化劑，含有活性組分Pd、載體Al₂O₃以及助劑RE₂O₃，各組分的質量百分比為：活性組分Pd?0.1～1%，助劑RE₂O_3?0.5～25%，載體Al₂O₃?74～99.4%。

所述助劑RE₂O₃為Nd₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Yb₂O₃、Lu₂O₃中的一種或多種的混合物。添加了稀土助劑后的Al₂O₃載體比表面積為80～326m²/g。

所述活性組分Pd的晶粒尺寸為1～50nm。

一種制備如上所述的低溫催化燃燒揮發性有機物催化劑的方法包括以下步驟：

（1）通過共沉淀的方法制備氫氧化鋁及稀土氫氧化物混合物；

（2）將步驟（1）得到的混合物在空氣氣氛中80～120℃干燥、500～900℃焙燒，得到RE₂O₃-Al₂O₃復合氧化物；

（3）將步驟（2）得到的載體等體積浸漬活性組分的前驅體溶液，在50～120℃下干燥后于500～900℃焙燒。

步驟（3）中所述活性組分的前驅體為可溶性的鈀金屬無機鹽-硝酸鈀。

本發明的有益效果：本發明的催化劑對揮發性有機物如苯、甲苯、二甲苯、烴類、醇、醛、醚、酯等的催化燃燒反應具有很高的低溫催化活性，且制備工藝簡單，與通常的負載型貴金屬催化劑相比，其活性更優異。這類催化劑還有望用于空氣中其它揮發性有機物如鹵代烴、酮等的催化燃燒消除。

附圖說明

圖1為實施例2中催化劑的TEM圖。

圖2為實施例3和對比例1中催化劑對苯催化燃燒反應轉化率曲線。

具體實施方式