[發(fā)明專利]一種整體式電致熱金屬絲網(wǎng)催化劑在揮發(fā)性有機廢氣催化燃燒中的應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710386386.8
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107191948B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧晗鋒;李浩;周瑛;朱秋蓮;汪月;席康
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: F23G7/07
• 分類號: F23G7/07;B01J23/89
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

一種整體式電致熱金屬絲網(wǎng)催化劑在催化燃燒揮發(fā)性有機廢氣中的應用，所述催化劑按照如下步驟制備：(1)將金屬絲網(wǎng)材料置于丙酮中超聲除油，用蒸餾水沖洗干凈；再將金屬絲網(wǎng)置于NaOH溶液中超聲，用蒸餾水沖洗干凈；最后將金屬絲網(wǎng)置于HNO₃溶液中超聲除去表面的氧化物，用蒸餾水沖洗干凈后，干燥；(2)將預處理后的金屬絲網(wǎng)置于純氧中煅燒；(3)將Pt或Pd納米粒子溶膠分散液噴灑在煅燒后的金屬絲網(wǎng)上，然后干燥，再焙燒得到負載Pt或Pd納米粒子的整體式電致熱金屬絲網(wǎng)催化劑。本發(fā)明催化劑活性組分高度分散不易團聚且與載體結(jié)合能力強，具有貴金屬用量少、活性高、通電能自發(fā)熱的特點，使得該應用具有節(jié)能、高效、快速反應的特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種整體式電致熱金屬絲網(wǎng)催化劑在催化燃燒揮發(fā)性有機廢氣(VOCs)中的應用。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的揮發(fā)性有機化合物(VOCs)燃燒催化劑主要有顆粒型和整體式催化劑。顆粒型催化劑在催化燃燒強放熱反應中會產(chǎn)生“熱點”和局部高溫，催化劑容易燒結(jié)失活，并且催化劑床層壓降高，不適合處理大通量有機廢氣。目前，整體式催化劑常用蜂窩陶瓷基體(如堇青石)作為載體，而蜂窩陶瓷基體存在傳質(zhì)和傳熱效率不高、機械強度不高、結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)性差等缺點。而由金屬絲作為載體構(gòu)成的整體式催化劑具有低壓降、機械強度高、導電性能優(yōu)良、高熱導率和結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)性等特點，因此被認為是較適宜的燃燒催化劑載體，在環(huán)境領(lǐng)域中最有競爭力的催化材料。

金屬絲為基材的燃燒催化劑中核心技術(shù)問題是：金屬基底材料和表面活性組分之間的結(jié)合強度，許多催化研究人員提出一些解決方案，如中國專利(CN2007100627288.4)通過電泳沉積技術(shù)，先在金屬表面電沉積鋁粉微米粒子，然后焙燒制備得到高結(jié)合強度的Al₂O₃涂層，再在Al₂O₃涂層表面負載催化劑活性組分，這種方法可以較好地控制涂層厚度和強度；中國專利(CN200810062150.X)則采用陽極氧化制備工藝，先在金屬基底表面形成氧化膜，然后再負載催化劑活性組分，制備得到高結(jié)合強度的金屬構(gòu)件催化劑。這些技術(shù)都較好的解決了金屬基底和催化劑之間的結(jié)合強度問題，但不容忽視的是，這些技術(shù)都采用了電化學的技術(shù)，電泳沉積和陽極氧化技術(shù)都需要接正負電極，其電場的不均勻性極易導致金屬表面處理程度的不一致，另外整個工藝流程相對較復雜、成本較高。更為重要的是，金屬基材的結(jié)構(gòu)可調(diào)變性受到限制。此外，傳統(tǒng)的催化燃燒都需要外加熱源的方式，如：燃料燃燒加熱，電阻爐加熱等等。這種加熱方式能耗非常大，且能量利用率低。因此需要一種更為簡單，對任意金屬結(jié)構(gòu)的材料均有效且能對催化劑本身通電致熱的催化劑制備工藝，以提高此類催化劑在環(huán)境催化領(lǐng)域的適用性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述技術(shù)問題，提供一種整體式電致熱金屬絲網(wǎng)催化劑在催化燃燒揮發(fā)性有機廢氣中的應用，該催化劑制備方法簡單，對任意金屬結(jié)構(gòu)的材料均有效，催化劑活性組分高度分散不易團聚且與載體結(jié)合能力強，具有貴金屬用量少、活性高、通電能自發(fā)熱的特點，使得揮發(fā)性有機廢氣的催化燃燒具有節(jié)能、高效、快速反應的特性。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種整體式電致熱金屬絲網(wǎng)催化劑在催化燃燒揮發(fā)性有機廢氣中的應用，所述整體式電致熱金屬絲網(wǎng)催化劑按照如下步驟制備：

(1)金屬基底的表面預處理：將金屬絲網(wǎng)材料置于丙酮中超聲5-30min除油，用蒸餾水沖洗干凈；再將金屬絲網(wǎng)置于5-10wt％的NaOH溶液中超聲5-30min，用蒸餾水沖洗干凈；最后將金屬絲網(wǎng)置于5-10wt％的HNO₃溶液中超聲5-30min除去表面的氧化物，用蒸餾水沖洗干凈后，于60-150℃溫度下干燥0.5-5h；

(2)金屬絲表面涂層的制備：將預處理后的金屬絲網(wǎng)置于純氧中于800-1200℃煅燒0.5-12h；