[發明專利]一種用于VOCs催化燃燒的催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201810003889.7
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108144624A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 張偉明;柳曉清;袁靜;汪哲
• 申請（專利權）人: 上海盛劍環境系統科技有限公司
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供的催化劑為整體式催化劑，以蜂窩陶瓷基體為骨架，以氧化鋁為涂層，以Co、La和Ce為活性組分，上述組分以特定的含量配比，得到的催化劑具有較大的比表面積和較多的活性位點，同時具有較好的結構和涂層穩定性。將所述催化劑分別應用于甲苯和乙酸乙酯的催化燃燒反應，均獲得了較高的催化活性。同時，催化劑重復使用活性穩定，克服了傳統貴金屬催化劑高溫穩定性差、重復使用活性較差等缺點。實驗表明，本發明的催化劑經超聲振蕩后，涂層的脫落率在2％以下。在催化燃燒溫度為350℃時，甲苯轉化率為93.67％～95.97％，乙酸乙酯轉化率為92.65％～95.64％。經過連續1000h評價后，反應的轉化率保持穩定。

技術領域

本發明涉及化學催化劑及其制備技術領域，尤其涉及一種用于VOCs催化燃燒的催化劑及其制備方法。

背景技術

VOCs大多數具有毒性，可造成急、慢性中毒，甚至致癌和突變，同時，VOCs作為PM_2.5的前驅體，會對人體健康造成直接或間接的危害。因此，VOCs的排放對人類健康和生態環境構成了極大的威脅。鹵代烴類的VOCs擴散至臭氧層時，會與臭氧發生化學反應，導致臭氧濃度的降低，形成臭氧漏洞，從而引發溫室效應等一系列生態災害。部分醛酮類的VOCs在光照條件下與空氣中的氮氧化物發生光化學反應，形成光化學煙霧，造成更為嚴重的二次污染。

目前，VOCs的治理技術主要分為回收法和降解法。回收法包括吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離法等。降解法包括生物降解法、直接燃燒法、熱力燃燒法、催化燃燒法和等離子體技術等。回收法普遍存在處理量小、再生困難、投資及運行成本高以及對成分復雜的VOCs處理效果不理想等問題。直接燃燒法和熱力燃燒法的反應溫度都在760℃以上，能耗較大，設備運行成本高，易產生二次污染物、且處理效果易受外界條件如濃度、溫度等影響。催化燃燒法在處理大分量、低濃度、成分復雜的VOCs時，在較低溫度(200～500℃)下，可實現VOCs的完全氧化，具有設備簡單、能耗低、凈化效率高以及不產生二次污染等優點。由于催化燃燒是無火焰燃燒，安全性比較高。因此，催化燃燒法已成為去除VOCs最有前景的方法之一。

催化燃燒的核心技術是高性能催化劑。以塊狀載體作為骨架基體的催化劑稱為整體式催化劑。整體式催化劑具有大量宏觀的中空孔道，與粉末催化劑相比，在傳熱、傳質和壓降性能上有很大優勢。負載的活性組分分散在載體表面，多為貴金屬如Pt、Pd、Ru等，處理效果較理想，但存在易中毒、高溫穩定性差等缺點，因而，重復使用活性較差，并且價格昂貴。當活性組分為過渡金屬氧化物時，存在催化劑催化活性低，催化效果差等缺點。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種用于VOCs催化燃燒的催化劑及其制備方法，本發明提供的催化劑重復使用活性穩定，且催化效果較優。

本發明提供了一種用于VOCs催化燃燒的催化劑，以蜂窩陶瓷基體為骨架，以氧化鋁為涂層，以Co、La和CeO₂為活性組分；

所述Co、La和CeO₂的質量比為11～25：5～15：85～95。

優選的，所述催化劑的比表面積為66.7～80.4m²/g。

本發明還提供了一種用于VOCs催化燃燒的催化劑的制備方法，包括：

A)將含鑭化合物的水溶液與CeO₂混合，經第一次焙燒得到La-CeO₂催化劑；

B)將所述La-CeO₂催化劑與含鈷化合物的水溶液混合，經第二次焙燒得到Co/La-CeO₂催化劑；

C)將所述Co/La-CeO₂催化劑與水、聚乙烯醇和膠體氧化鋁混合，得到漿料；