[發明專利]一種用于處理有機廢氣的整體式非貴金屬復合催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201711121498.7
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107983361A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 劉長東;廖永濤;趙會民;薛東武;徐灝;陳文華;陳瑤姬;尹順利;胡晨暉
• 申請（專利權）人: 浙江浙能催化劑技術有限公司;浙江天地環保科技有限公司
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J35/04;B01J37/02;F23G7/07
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙)33283
• 代理人: 何碧珩

技術領域

本發明涉及非貴金屬復合催化劑及其制備方法。

背景技術

揮發性有機化合物(VOCs)是造成大氣污染的主要物質之一，催化燃燒法作為一種有效處理VOCs污染的方法，其技術核心是催化劑。貴金屬催化劑由于其具有起燃溫度低、活性高、抗硫性好等優點，被廣泛應用于VOCs催化燃燒領域。但在實際應用中貴金屬催化劑在含有氯的氣氛中容易中毒，且貴金屬高溫時易燒結，從而引起催化劑永久失活；并且貴金屬資源短缺，致使催化劑價格昂貴。

由于非貴金屬儲存量大、價格相對較低，國內很多研究機構開始著手非貴金屬催化劑催化燃燒VOCs的研究。李忠等申請的CN102614879B發明專利，以堇青石顆粒為載體，負載CoCe氧化物作為活性組分，所制備的催化劑不僅具有良好的催化活性，并且表現出很強的抗水蒸氣影響能力。CN102728341A發明專利，以Al₂O₃小球為載體，負載過渡金屬氧化物為活性組分用于催化氧化有機廢氣，同樣取得優異的催化活性。雖然該類成型催化劑相對于粉末催化劑具有一定的工業應用價值，但在催化反應器中，球狀亂堆床層阻力較大，所需能耗較高，增加了設備的運行費用。趙偉榮申請的CN105709734A發明專利，以堇青石蜂窩陶瓷為基體，基體表面從內到外依次具有氧化鋁涂層、稀土金屬氧化物助劑涂層、貴金屬活性組分涂層。雖然該催化劑催化燃燒VOCs活性較高，但一方面γ-Al₂O₃涂層作為粘附劑，結合強度較低，長時間在惡劣情況下運行容易導致涂層龜裂、脫落，最終直接影響催化活性，且高溫情況下γ-Al₂O₃會發生相變；另一方面γ-Al₂O₃粘結涂層含量占有8-12％，功能單一，占據蜂窩陶瓷孔道截面，影響其斷面開孔率，一定程度上增加了煙氣阻力。

縱觀已經公開的關于VOCs催化燃燒催化劑專利，較多采用昂貴的貴金屬作為催化劑活性組分，并且整體式催化劑又分為兩種，一種是球狀催化劑，在實際應用中床層阻力較大，能耗較高，設備運行費用高；另一種是以蜂窩陶瓷為載體，采用γ-Al₂O₃作為粘附劑，該粘附層其功能單一，占據孔道截面，且與助劑粉末、載體之間結合強度較低。

發明內容

本發明首先要解決的技術問題是提供一種用于處理有機廢氣的整體式非貴金屬復合催化劑。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種用于處理有機廢氣的整體式非貴金屬復合催化劑，其特征是，該催化劑包括5-35wt％的CeO₂-ZrO₂復合氧化物和5-35wt％的LaCo_(1-y)Mn_yO₃鈣鈦礦，余量為催化劑支撐體，催化劑支撐體采用堇青石蜂窩陶瓷。

在CeO₂-ZrO₂復合氧化物中，Ce源來自于硝酸鈰、醋酸鈰中的一種或多種， Zr源來自于硝酸鋯、醋酸鋯中的一種或多種，最終以CeO₂-ZrO₂復合氧化物形式存在，一方面作為粘附劑將活性組分粘附在載體上，另一方面作為催化助劑促進催化燃燒反應的進行；其中元素化學計量比Ce:Zr＝1:(0.2～0.5)。

在LaCo_(1-y)Mn_yO₃鈣鈦礦前驅體中，La源來自于硝酸鑭、醋酸鑭中的一種或多種，Co源來自于硝酸鈷、醋酸鈷中的一種或多種，Mn源來自于硝酸錳、醋酸錳中的一種或多種，最終以LaCo_(1-y)Mn_yO₃鈣鈦礦形式存在，作用是作為催化劑活性組分，用于催化燃燒VOCs，其中元素化學計量比La:Mn＝1:(0.4～0.8)。

本發明還提供一種制備上述催化劑的方法，該方法包含如下步驟：

步驟一：按權利要求1的比例稱量Ce源與Zr源，加入一定量去離子水，加熱溶解后使Ce源與Zr源質量分數為40-60％，標記該溶解后的液體為液體A；

步驟二：按權利要求1的比例稱量La源、Co源和Mn源，加入一定量去離子水，加熱溶解后La源、Co源和Mn源的總的質量分數為50-70％，標記該溶解后的液體為液體B；