[發明專利]一種用于凈化揮發性有機物的催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710451833.3
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107335447B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 付名利;甘琪;賀輝;吳軍良;葉代啟
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/18;B01J37/34;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種用于凈化揮發性有機物的催化劑及其制備方法。該催化劑以鐵、鈷、鎳改性的氧化鋁為載體，以堇青石蜂窩陶瓷為基體，以極低含量的鉑和鈀的混合物為活性組分；所述鉑與鈀的摩爾比為0~1：0~9，且鉑和鈀的混合物的量占基體質量的0.01%~0.05%；所述載體的量占基體質量的3%~5%。本發明制備方法包括步驟：（1）載體的涂覆；（2）放電強化預處理；（3）活性組分浸漬液的制備；（4）活性組分的負載與還原。本發明方法克服了現有用于凈化揮發性有機物的催化劑存在改性過于復雜，制備工藝過程冗長，貴金屬負載量高，從而導致成本也較高等不足，制備具有良好的低溫活性和優異的耐高溫性能的催化劑。

技術領域

本發明涉及大氣污染治理技術和環保催化材料領域，具體涉及一種用于凈化揮發性有機物的催化劑及其制備方法。

背景技術

揮發性有機物（VOCs）的排放直接影響人體健康和環境質量。且VOCs經過二次轉化，會生成臭氧O₃和細顆粒物PM_2.5，后者即為霧霾形成的主因。鑒于VOCs直接和間接均會對人體健康、生態環境造成極大的危害，目前國家已高度重視VOCs的控制。常用的VOCs控制技術主要有回收法和銷毀法，其中，銷毀法主要包括燃燒法、生物法、等離子法和光催化法等。燃燒法是公認的最有效和最徹底的VOCs凈化方法之一；而催化燃燒法由于催化劑的引入，降低了反應溫度，節約了能源，從而得到廣泛應用，其技術核心是催化劑。

當前，催化氧化一般采用整體式催化劑，如在堇青石蜂窩陶瓷基體上涂覆γ-Al₂O₃（氧化鋁）基載體，最后負載鉑族貴金屬等活性組分。這種催化劑及其制備方法有兩個關鍵之處，第一是γ-Al₂O₃基載體，第二是鉑族貴金屬等活性組分。其中γ-Al₂O₃基載體主要起到高度分散活性組分的作用，保證催化劑的高活性和耐高溫性，并且具有能讓活性組分與基體緊密結合等性能；鉑族貴金屬等活性組分則直接提供催化劑的高活性。

目前，在實際廢氣凈化中，γ-Al₂O₃基載體容易發生高溫燒結、龜裂和脫落等現象，因此有必要對載體進行性能強化和優化。改性的元素大多取自稀土如鑭系金屬、過渡金屬等，如二氧化鈰、三氧化二鑭等以及氧化鋯；為保證這些催化劑活性及其穩定性，鉑族貴金屬等活性組分必不可少，但往往負載量較高，一般超過0.05%，甚至高達1~5%。當然，也有的催化劑其活性組分貴金屬含量低于萬分之七（催化劑中鈀含量為0.1~0.4g/L，催化劑折合而來），不過其活性組分還含有鎳，且制備過程中用了硝酸和真空條件等，制備工藝相對復雜。因此，現有的此類催化劑存在改性過于復雜，制備工藝過程也較為冗長，貴金屬負載量高，從而導致成本也較高等缺點。

發明內容

為了克服現有用于凈化揮發性有機物的催化劑存在改性過于復雜，制備工藝過程冗長，貴金屬負載量高，從而導致成本高等不足，本發明提供了一種制備過程簡單，貴金屬負載量極低的用于凈化揮發性有機物的催化劑。該催化劑包括堇青石蜂窩陶瓷基體，鐵、鈷、鎳改性的γ-Al₂O₃載體，極低含量鉑和鈀混合物的活性組分

本發明還提供了所述的一種用于凈化揮發性有機物的催化劑的制備方法。

本發明通過如下技術方案實現。

一種用于凈化揮發性有機物的催化劑，以鐵、鈷、鎳改性的氧化鋁為載體，以堇青石蜂窩陶瓷為基體，以極低含量的鉑和鈀的混合物為活性組分；改性的氧化鋁載體涂覆在堇青石蜂窩陶瓷基體上，活性組分負載在改性的氧化鋁載體上；

所述鉑與鈀的摩爾比為0~1：0~9，且鉑和鈀的混合物的量占基體質量的0.01%~0.05%；所述載體的量占基體質量的3%~5%。

制備所述的一種用于凈化揮發性有機物的催化劑的方法，包括如下步驟：

（1）載體的涂覆：