[發(fā)明專利]一種整體式非貴金屬催化劑、其制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711484486.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN108097258A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙琳;焦桂萍;李伯東;張紀(jì)領(lǐng);陳紅香;朱敏;張志梅;黃永生;艾長波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所
• 主分類號(hào): B01J23/83
• 分類號(hào): B01J23/83;B01J23/34;B01J35/04;B01J37/02;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;仇蕾安

本發(fā)明涉及一種整體式非貴金屬催化劑、其制備方法及應(yīng)用，屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述催化劑采用蜂窩陶瓷為基底，以氧化鈰作為涂層，以非貴金屬氧化物作為活性組分，對(duì)VOCs具有較高的消除率，同時(shí)具有較好的抗氯性能和抗熱沖擊性能；與傳統(tǒng)顆粒狀非貴金屬催化劑相比，本發(fā)明所述催化劑阻力小，有更強(qiáng)的實(shí)用性；與整體式貴金屬催化劑相比，本發(fā)明所述催化劑成本低，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本發(fā)明所述整體式非貴金屬催化劑的制備方法簡單，易于操作，可重復(fù)性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于氧化揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的整體式非貴金屬催化劑、其制備方法及應(yīng)用，屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，VOCs已經(jīng)成為我國重點(diǎn)城市群和重點(diǎn)區(qū)域大氣復(fù)合污染的重要前體物質(zhì)之一。VOCs的刺激性氣味會(huì)讓人們感到不適，達(dá)到一定濃度會(huì)造成失眠、煩躁、癡呆、沒精神等神經(jīng)障礙，部分還會(huì)對(duì)機(jī)體有致癌作用或產(chǎn)生真性瘤作用。在陽光照射下，VOCs會(huì)與大氣中的氮氧化合物和硫化物等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧和霧霾，危害人體健康和作物生長。

工業(yè)源VOCs排放最多的行業(yè)包括裝備制造業(yè)涂裝、煉油與石化、化學(xué)化工、包裝印刷、半導(dǎo)體及電子設(shè)備制造、醫(yī)藥化工、塑料/橡膠制品生產(chǎn)、人造革、人造板、服裝干洗等。VOCs排放所涉及的行業(yè)眾多，具有排放強(qiáng)度大、濃度高、污染物種類多、持續(xù)時(shí)間長等特點(diǎn)，對(duì)局部空氣質(zhì)量的影響顯著。VOCs廣泛的來源、繁多的種類和廣泛而低密度的分布為其收集和治理提出了難題，因而，尋求高效、實(shí)用的控制技術(shù)成為解決VOCs污染的必由之路。

蜂窩狀整體式催化劑是近年來興起的用于VOCs消除的催化劑，內(nèi)部有許多貫通的蜂窩形狀的平行通道，這些蜂窩體單元由格子狀的薄的壁分割而成，有著強(qiáng)度高、阻力小的優(yōu)點(diǎn)。目前，用于VOCs消除的整體式催化劑大多為貴金屬催化劑，活性組分為Pt、Pd或Pt-Pd雙金屬，價(jià)格較昂貴，在一定程度上限制了其在工業(yè)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前用于VOCs消除的整體式催化劑成本高的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種整體式非貴金屬催化劑，該催化劑采用蜂窩陶瓷為基底，以氧化鈰作為涂層，以非貴金屬氧化物作為活性組分，具有較大的比表面積，對(duì)于VOCs消除率高；而且使用非貴金屬氧化物為活性組分，大大降低了制備成本；

目的之二在于提供一種整體式非貴金屬催化劑的制備方法，所述方法工藝簡單，可重復(fù)性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)；

目的之三在于提供一種整體式非貴金屬催化劑的應(yīng)用，該催化劑在較低的溫度下可以將廢氣中的VOCs脫除，同時(shí)具有較高的穩(wěn)定性和抗熱沖擊性。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種整體式非貴金屬催化劑，所述催化劑以蜂窩陶瓷為基底，基底上由下到上依次涂覆有氧化鈰層和活性組分層；其中，氧化鈰占所述催化劑總質(zhì)量的2％～10％，活性組分占所述催化劑總質(zhì)量的10％～40％；

所述活性組分為ABO3型結(jié)構(gòu)(鈣鈦礦結(jié)構(gòu))或AB2O4型結(jié)構(gòu)(尖晶石結(jié)構(gòu))的復(fù)合金屬氧化物。

蜂窩陶瓷上蜂窩單元的目數(shù)優(yōu)選100～500目。

對(duì)于ABO3型結(jié)構(gòu)，A為La與選自K、Ba、Ca、Sr、Pr和Ce中的一種以上，且La在A中的摩爾百分?jǐn)?shù)不小于60％；B為Cu、Co、Mn、Ni和Fe中的兩種以上。

對(duì)于AB2O4型結(jié)構(gòu)，A為Li、Ni、Mg、Fe、Zn或Cu；B為Co、Mn、Al、Cr或Fe。

一種本發(fā)明所述整體式非貴金屬催化劑的制備方法，具體步驟如下：