[發(fā)明專利]一種用于催化氧化VOCs的釕催化劑、制備方法及其用途

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510665019.2
• 申請日: 2015-10-15
• 公開（公告）號: CN105195139A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱廷鈺;王健;劉霄龍;曾俊淋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號: B01J23/46
• 分類號: B01J23/46;B01J23/63;B01D53/86;B01D53/70;B01D53/72
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種負載型釕基催化劑、制備方法及其用途，具體涉及一種催化氧化多種VOCs的催化劑、制備方法及其用途。所述催化劑采用釕的氧化物作為活性組分，載體金紅石二氧化鈦對釕的氧化物起支撐作用，載體經(jīng)過修飾，修飾組分為Al₂O₃或La₂O₃，其不僅限制了釕的氧化物的顆粒大小，同時對釕的氧化物在載體表面的遷移起到了阻礙的作用。因此，催化劑的活性和穩(wěn)定性得到提升，可高效脫除多種VOCs。

背景技術(shù)

揮發(fā)性有機物(VolatileOrganicCompounds，簡稱VOCs)是一系列容易揮發(fā)的有毒有害物質(zhì)的統(tǒng)稱，由于其對人類健康的巨大危害而引起了廣泛的關(guān)注。VOCs種類極多，長期處于VOCs超標的環(huán)境中，會引起慢性中毒，并且大濃度的VOCs在光照下會形成光化學(xué)煙霧，導(dǎo)致地球氣候變暖。發(fā)達國家對于各個行業(yè)的VOCs污染物排放限值都有明確的規(guī)定，而目前我國也正在制定詳細的VOCs污染物排放標準。從源頭上控制VOCs的排放固然是行之有效的措施，然而在許多工業(yè)過程中VOCs的排放超標仍然不可避免。因此，在末端控制VOCs的排放成為治理VOCs污染的重要一環(huán)。

在目前已經(jīng)報道的VOCs控制技術(shù)中，催化氧化法相對于直接燃燒法更加節(jié)能、環(huán)保，相對于吸附法可直接消除VOCs污染。上述優(yōu)勢使得催化氧化法在凈化含有多種低濃度有機污染物的廢氣具有無可替代的優(yōu)勢。

催化氧化法一般使用貴金屬和過渡金屬氧化物作為活性組分，例如Pt、Pd、MnO_x和CoO_x等。目前，發(fā)達國家使用催化氧化法治理VOCs污染已經(jīng)取得非常好的效果，形成了很大的社會價值。但是，目前常見的催化體系仍然存在一些問題，例如貴金屬Pt/Pd相對十分昂貴，使得這種活性極高的催化體系的應(yīng)用范圍受到了限制。而過渡金屬氧化物相對貴金屬活性較差，并且很容易發(fā)生氯中毒。因此，發(fā)展廉價、高效、普適性強、穩(wěn)定性好(熱穩(wěn)定性和抗中毒性)的催化劑，已成為催化氧化法治理工業(yè)尾氣中VOCs污染物的關(guān)鍵所在。

釕作為貴金屬的一種，價格相對低廉。近年來，釕的催化性質(zhì)越來越多的受到關(guān)注。釕不僅活性高，而且對于多種污染物均具有極好的催化能力。然而釕作為活性組分的缺點為其容易在載體表面遷移，造成團聚的發(fā)生，極大的減少了活性位點的數(shù)量，降低了催化活性。

發(fā)明內(nèi)容

針對已有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種催化氧化多種VOCs的催化劑，其具有廉價、高效、普適性強以及穩(wěn)定性好(熱穩(wěn)定性和抗中毒性)的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種催化氧化VOCs的催化劑，所述催化劑包括載體和活性組分，所述載體為金紅石相二氧化鈦，其經(jīng)過修飾，所述修飾采用的修飾組分為Al₂O₃或La₂O₃，活性組分為釕的氧化物，以催化劑的質(zhì)量為100wt.％計，修飾組分占催化劑的質(zhì)量百分比≤10wt.％，活性組分釕的氧化物(以釕的質(zhì)量計)占催化劑的質(zhì)量百分比≤5wt.％。

本發(fā)明選用金紅石相二氧化鈦作為載體，釕的氧化物與載體之間具有很強的相互作用，結(jié)合緊密。釕的氧化物在催化氧化的過程中存在明顯的顆粒尺寸效應(yīng)，較大的顆粒其表面活性位點的活性更強。然而在釕的氧化物負載量一定的情況下，隨著釕的氧化物顆粒的增大，整體催化劑活性位點的數(shù)量降低。因此，存在最適宜的顆粒尺寸，使得催化劑整體活性最高。本發(fā)明采用Al₂O₃或La₂O₃作為修飾組分對載體進行預(yù)先修飾，由于修飾組分與釕的氧化物之間難以結(jié)合，可以通過調(diào)節(jié)修飾組分的含量來調(diào)節(jié)釕的氧化物的顆粒大小，進而使催化劑達到最佳狀態(tài)。同時由于修飾組分對活性組分的遷移路徑產(chǎn)生了隔斷，從而提高了催化劑長期使用過程中的穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明通過對載體進行修飾，一方面使得釕的氧化物在制備過程中自然形成較為適合的顆粒大小，另一方面限制了釕的氧化物在載體表面的遷移，起到了提高催化劑活性和穩(wěn)定性的效果。本發(fā)明所得催化劑在催化氧化多種VOCs時都具有較高催化活性以及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在催化氧化氯代VOCs時活性很高并具有極佳的抗氯中毒能力。