[發明專利]分解揮發性有機物的催化劑及方法

在審

• 申請號: 201510361976.6
• 申請日: 2009-12-21
• 公開（公告）號: CN104971765A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 吳信賢;周更生;楊憲昌;黃俊超;李壽南
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: B01J29/035
• 分類號: B01J29/035;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/94
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

本申請為申請日為2009年12月21日、申請號為200910261911.9，發明名稱為“分解揮發性有機物的催化劑及方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明是涉及一種催化劑，特別是涉及一種分解揮發性有機物的催化劑及方法。

背景技術

空氣污染嚴重危害人體健康以及環境。為減少污染物危害，歐盟設定2020年的減量目標：例如SO₂、NOx、VOCs、氨、PM2.5分別應較2000年減少82％、60％、51％、27％、59％。征收空污費是臺灣的污染物減量策略之一。基于VOCs的危害性，環保署自2006年開征VOCs空污費，且計劃在2010年開始提高費率，估計將自原本每公斤12元提高到25～30元。

根據2003年統計資料，臺灣每年排放到大氣中的揮發性有機物質(Volatile?Organic?Compounds,VOCs)超過864,000公噸。研究指出，以焚化法處理低濃度大風量VOCs的難度、所消耗能源及衍生排放的CO₂均極高。因此，目前已有許多節能設計被開發出來，例如，半導體業者多數以疏水性沸石轉輪吸附濃縮VOCs，之后將小風量高濃度VOCs進行直接高溫焚化處理或蓄熱式焚化處理。然而，即使選擇蓄熱式焚化仍需使用燃料。根據TSIA統計資料，目前臺灣前十大半導體業者的瓦斯使用量約26,530,000m³/年，費用約3.9億元/年(以14.65元/m³計算)，二氧化碳排放量達到55,700噸/年。在節能及暖化議題日益高張之際，業者對于低能源成本、低碳排放的廢氣處理技術的需求隨之日益迫切。

中國臺灣專利I255324揭露一種有機廢氣處理系統及方法，利用濃縮轉輪吸附以脫附出濃縮的有機廢氣，并透過等離子體火炬直接高溫熱解并迅速氧化濃縮廢氣。此外，更利用等離子體火炬所產生的熱能預熱欲進氣處理的濃縮廢氣的溫度并提供濃縮轉輪脫附再生的熱源。

中國臺灣專利M320434揭露一種高效能濃縮器搭配高級氧化技術處理有機廢氣的凈化裝置，其設置一高級氧化處理單元于廢氣濃縮器脫附處理部的下游端，以氧化處理廢氣濃縮器所濃縮的有機物質。

然而，無論利用等離子體或高級氧化仍需使用能源，其降低運作成本的效果有限，無法真正解決問題。

催化劑焚化明確的節約能源特性顯示其為具潛力的VOCs處理技術。用于完全氧化VOCs的催化劑大致可分為兩類：鉑或鈀等貴重金屬及鉻、鈷、銅、鎳和錳等過渡金屬氧化物。許多專利和文獻指出低溫催化氧化VOCs極具潛力。

美國專利第4,304,761揭露甲醇廢氣通過銀催化劑的氧化方法。銀在相對較低的反應溫度使甲醇高比例轉化為二氧化碳。然而，鉑和鈀則產生大量的醛類副產物。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能有效地降低能源消耗和二氧化碳排放量的分解揮發性有機物的催化劑，及使用該催化劑分解揮發性有機物的方法

本發明的一實施方式，提供一種分解揮發性有機物的催化劑，包括：一中孔洞材料；以及一銀金屬，擔載于該中孔洞材料。

本發明的一實施方式，本發明催化劑還可包括一過渡金屬氧化物，擔載于該中孔洞材料。

本發明的一實施方式，提供一種分解揮發性有機物的方法，包括：提供一含揮發性有機物的氣體；以及使該含揮發性有機物的氣體與上述的催化劑接觸，使該含揮發性有機物的氣體分解而氧化為二氧化碳與水。

銀金屬表面易吸附氧而具有氧化特質，而過渡金屬氧化物也具有吸附氧及進一步提供氧給銀而促進VOCs的完全氧化的能力。本發明乃基于此一特性，設計制作出一以銀金屬及過渡金屬氧化物擔載于中孔洞的催化劑材料，可將VOCs分解并氧化為二氧化碳及水的催化劑。值得注意的是，在此催化劑存在下的氧化反應可于低溫條件下進行，有效解決了傳統高溫焚化的耗能及衍生的二氧化碳排放的問題。

為讓本發明的上述目的、特征及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，作詳細說明如下：

附圖說明

圖1為本發明的實施例1制得的銀/SBA-15的XRD圖譜；

圖2為本發明的實施例4中利用銀/氧化鐵/SBA-15催化劑的丙酮氣體去除效率；

圖3為本發明的實施例6中利用銀/氧化鈰/SBA-15催化劑的異丙醇氣體去除效率。

具體實施方式

本發明的一實施方式，提供一種分解揮發性有機物的催化劑，包括一中孔洞材料，以及一銀金屬，擔載于中孔洞材料。