[發明專利]一種催化氧化VOCs的復合催化劑、制備方法和用途

有效

• 申請號: 201610096722.0
• 申請日: 2016-02-22
• 公開（公告）號: CN107096526B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 岳仁亮;齊叢亮
• 申請（專利權）人: 江蘇中科睿賽污染控制工程有限公司;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/86;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

本發明涉及一種催化氧化VOCs的復合催化劑，所述復合催化劑以具有有序介孔結構的金屬基和/或陶瓷基為載體，其上負載至少一種過渡金屬氧化物作為活性組分，所述過渡金屬為非貴金屬元素。本發明通過控制催化氧化VOCs的復合催化劑的過渡金屬元素的價態獲得了復合催化劑，實現了對VOCs的低溫催化氧化，對苯催化凈化的T₉₀(90％凈化率的催化溫度)最低能夠達到148℃；本發明提供的催化氧化VOCs的復合催化劑的制備方法簡單可控。

技術領域

本發明屬于揮發性氣體的氧化領域，具體涉及一種催化氧化VOCs的復合催化劑、制備方法和用途，尤其涉及一種在低溫下催化氧化VOCs的復合催化劑、制備方法和用途，特別涉及一種不含有貴金屬元素的，在低溫下催化氧化VOCs的復合催化劑、制備方法和用途。

背景技術

揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs)是指在常溫下飽和蒸氣壓約大于70Pa，常壓下沸點低于260℃的有機化合物，這些易揮發性物質是石油化工，制藥工業，印刷工業，涂料裝飾業，表面防腐等行業排放廢氣中的主要污染物。

對于有機廢氣(包括揮發性有機化合物VOCs)的治理，主要有直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法反應溫度多在1000℃以上，能耗高，易產生Cl₂、COCl₂、NO_x、多氯二苯呋喃等有毒副產物，而這些物質對環境的危害更大。目前VOC最有效的凈化方法是催化燃燒法，其具有輔助燃料費用低、操作溫度低、設備體積小、VOC去除率高、無二次污染物等優點，而且可操作性強，因此在控制污染排放物方面變得愈加重要。

用于VOCs凈化燃燒的催化劑，應具備在一定燃料/空氣比下起燃溫度低、轉化率高、低溫高活性、壽命長等特性。由于排放的有機廢氣成分復雜，催化劑的服役條件惡劣，如何制備高性能催化劑是VOCs催化燃燒凈化技術的關鍵。目前，VOCs凈化催化劑一般有貴金屬催化劑、金屬氧化物催化劑和貴金屬-過 渡金屬氧化物催化劑。

對于貴金屬氧化物催化劑，成本較高，而現有的金屬氧化物的催化氧化溫度較高，且在高空速(6000h^-1)時，活性不能達到貴金屬氧化物催化劑的水平，需要進一步提高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種催化氧化VOCs的復合催化劑，所述復合催化劑以具有有序介孔結構的金屬基和/或陶瓷基為載體，其上負載至少一種過渡金屬氧化物作為活性組分，所述過渡金屬為非貴金屬元素。

優選地，本發明所述活性組分與載體的質量比為1:100～1:2000，例如1:110、1:140、1:210、1:260、1:320、1:450、1:520、1:700、1:960、1:1100、1:1350、1:1560、1:1740、1:1980等。

優選地，本發明所述活性物中，過渡金屬元素的平均價態均不包括對應過渡金屬元素的最高價態和最低價態。

在本發明所述活性物中，經高溫煅燒后過渡金屬可能大多數為最高氧化價態(比如Ce⁴⁺)，經過控制氫氣活化還原，實現多價態共存的不穩定金屬元素間鍵價關系(比如復合活性組分中Ce有Ce³⁺、Ce⁴⁺，Mn有Mn²⁺、Mn⁴⁺等共存)，但就具體的單個原子，其價態必為整數。

在本發明所述的活性物中，所含有的過渡金屬元素的平均價態均不包括對應過渡金屬元素的最高價態和最低價態，這種設置能夠使得過渡金屬元素在催化氧化VOCs的過程中發生價態的變化，提高催化氧化的反應速率。

優選地，所述過渡金屬選自鑭、鈰、銠、錳、釩、鉬、釕和鈷中的任意1 種或至少2種的組合；優選鑭、鈰和錳中的任意1種或至少2種的組合。