[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有多活性中心的整體式燃燒催化劑

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710479232.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107308954A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧晗鋒;朱安明;周瑛;朱秋蓮;李浩;周飛翔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J23/89
• 分類(lèi)號(hào): B01J23/89;B01J37/02;B01J37/08;F23G7/07
• 代理公司: 杭州天正專(zhuān)利事務(wù)所有限公司33201
• 代理人: 黃美娟,王兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有多活性中心的整體式催化劑的制備，具體為一種高效有機(jī)廢氣燃燒催化劑的制備和應(yīng)用，屬于大氣污染控制和治理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

可揮發(fā)性有機(jī)廢氣(VOCs)目前已經(jīng)成為最主要的大氣污染物之一，它是“霧霾”主要成因之一，對(duì)其進(jìn)行有效地排放控制已經(jīng)刻不容緩。相對(duì)于眾多的治理技術(shù)，催化燃燒技術(shù)具有節(jié)能和高效的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在各類(lèi)有機(jī)廢氣治理工程中。而催化燃燒核心技術(shù)為催化劑，其催化劑的優(yōu)劣程度是整個(gè)廢氣凈化治理工程的關(guān)鍵。

目前VOCs催化燃燒催化劑主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)為貴金屬催化劑，一類(lèi)為復(fù)合氧化物催化劑。在貴金屬催化劑中最為典型是Pt/Al₂O₃和Pd/Al₂O₃催化劑，工業(yè)上一般均以堇青石陶瓷材料為支撐體，陶瓷表面涂覆Al₂O₃、CeY、CuCeY和La-Al-Si等涂層，然后通過(guò)靜電吸附在涂層表面負(fù)載貴金屬Pt或Pd(CN200810062849.6，CN201310181538.2，CN201410089699.3)。其中的活性位為貴金屬納米粒子，涂層為載體。其中“Pt金屬活性位”具有耐高溫，壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)物CO₂具有較高的選擇性，完全氧化反應(yīng)較為徹底，但其對(duì)各類(lèi)有機(jī)化合物活性不高，起燃溫度相對(duì)較高；而“Pd金屬活性位”則對(duì)芳烴類(lèi)化合物(苯、甲苯和二甲苯等)具有很高的活性和低的起燃溫度，但其氧化較為不徹底，易生成氧化中間產(chǎn)物，造成二次污染。復(fù)合氧化物催化劑中報(bào)道較多的為銅錳氧化物催化劑，如Cu-Ce，Cu-Mn二元氧化物催化劑(CN200710069527.X,J Hazardous Mater,2009,169:758-765)，Cu-Mn-Ce多元催化劑(CN201010299551.4，CN201110444747.2)，鈣鈦礦氧化物催化劑(CN201310721656.8，CN200910102190.7，CN200910101478.2)，此類(lèi)氧化物催化劑的活性位為金屬氧鍵“M-O”，其中與金屬結(jié)合的活性氧可以直接參與到反應(yīng)中，氧化反應(yīng)徹底，對(duì)CO₂選擇性極高，并且對(duì)含氧類(lèi)有機(jī)分子起燃溫度要比貴金屬低30-100度，但是其熱穩(wěn)定性較差，并對(duì)芳烴類(lèi)有機(jī)化合物活性不高。

在實(shí)際廢氣治理工程中，排放的尾氣往往是含有各類(lèi)有機(jī)分子的復(fù)雜廢氣，我們發(fā)現(xiàn)商業(yè)催化劑均各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)有機(jī)化合物氧化活性不一致，對(duì)CO₂選擇性也存在差異，因此使用單一的貴金屬或復(fù)合氧化物催化劑均不能凈化所有的有機(jī)分子，導(dǎo)致催化燃燒廢氣凈化率指標(biāo)受到影響。因此開(kāi)發(fā)具有多活性中心的有機(jī)廢氣燃燒催化劑很有必要的，可以為實(shí)際復(fù)雜有機(jī)廢氣治理提供更為高效和廣譜的燃燒催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種以多活性中心的整體型工業(yè)有機(jī)廢氣燃燒催化劑，使催化劑同時(shí)具備貴金屬和復(fù)合氧化物催化劑的活性位，催化劑具備對(duì)各類(lèi)有機(jī)分子起燃溫度低、穩(wěn)定性好、CO₂高選擇性的特點(diǎn)，能廣泛應(yīng)用于各類(lèi)復(fù)雜有機(jī)廢氣催化燃燒處理。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種多活性中心的整體式催化劑，所述多活性中心的整體式催化劑由載體、負(fù)載在載體上的氧化物活性中心、負(fù)載在載體上的貴金屬活性中心組成；所述的載體為堇青石蜂窩陶瓷；所述的氧化物活性中心由稀土金屬氧化物和過(guò)渡金屬氧化物組成，為Cu、Mn、Ce和Zr氧化物的四元組合混合物；所述Cu、Mn、Ce和Zr氧化物的四元組合混合物中Cu、Mn、Ce、Zr的物質(zhì)的量比為1.0：1.0～8.0：1.0～8.0：1.0～8.0，四元組合混合物負(fù)載量以載體堇青石材質(zhì)的蜂窩陶瓷的質(zhì)量來(lái)計(jì)為1.0～6.0wt％；所述的貴金屬活性中心為貴金屬Pt和Pd兩者混合物，Pt負(fù)載量以載體堇青石材質(zhì)的蜂窩陶瓷的質(zhì)量來(lái)計(jì)為0.005～0.1wt％，Pd的負(fù)載量為0.005～0.1wt％。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述Cu、Mn、Ce和Zr氧化物的四元組合混合物由可溶于水的Cu鹽、Mn鹽、Ce鹽和Zr鹽的混合物在400～800℃下焙燒得到。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述的多活性中心的整體式催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將空白的堇青石蜂窩陶瓷載體用去離子水沖洗，超聲波清洗器處理10-30min，清洗、100-150℃干燥2-5h、400～800℃溫度下焙燒3h冷卻至室溫待用；