[發明專利]一種常溫降解VOCs的負載過渡金屬氧化物的ACF催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201810569840.8
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108704636A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 丁輝;邢中鵬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J23/06;B01J23/26;B01J23/34;B01J23/72;B01J23/745;B01J23/75;B01J23/755;B01J32/00;B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗英

本發明公開了一種常溫降解VOCs的負載過渡金屬氧化物的ACF催化劑的制備方法，包括ACF在體積濃度為5?30％硝酸溶液中進行預處理，預處理后浸漬負載過渡金屬元素Mn、Fe、Cu、Ni、Co、Zn和Cr等中的任意一種，再經超聲處理0.5?4h使其分散均勻，最后在程序升溫馬弗爐中煅燒制備負載過渡金屬氧化物的ACF催化劑。本發明制備的負載過渡金屬氧化物的ACF催化劑在臭氧氣氛下能實現常溫對VOCs高效催化降解，且不產生臭氧污染。本發明制備的催化劑具有比表面積大、微孔豐富、成本低廉、催化降解效率高等優點，具有工業應用前景。

技術領域

本發明涉及環境治理領域，特別涉及常溫降解VOCs的負載過渡金屬氧化物的ACF催化劑的制備方法。

背景技術

揮發性有機物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs)是重要的大氣污染物，根據世界衛生組織定義，沸點50～260℃、室溫下飽和蒸氣壓超過133Pa的有機化合物為揮發性有機化合物。VOCs來源非常廣泛，如石油化工、涂料、皮革、電子、印刷、烤漆、制藥、印刷等行業生產過程中均有大量VOCs產生，且大多具有刺激性氣味，長期處在VOCs環境中對人體危害極大。

目前VOCs治理的主流處理技術是催化燃燒法和光催化法。催化燃燒法利用催化劑的催化氧化作用，能明顯降低反應溫度，節約了能源資源，但仍然需要300℃以上的高溫。光催化法是近些年新興的VOCs處理技術，在紫外光照射下能實現常溫條件下對VOCs的降解，極大地節約了成本，但是依然存在著光催化劑易失活，對一些難降解有機物去除效率不高等缺點。針對目前VOCs治理技術的種種不足，亟需一種溫和高效降解VOCs的處理工藝的出現。

專利CN101298024A公開了一種常溫下同時凈化空氣中揮發性有機污染物和臭氧的方法，依靠臭氧在室溫下催化分解生成的高活性氧原子氧化空氣中VOCs，最后生成二氧化碳和水。其催化劑以三維多孔金屬為載體，以過渡金屬氧化物為活性組分，能實現常溫條件下對甲苯的降解，但缺少對其它VOCs降解效果評價，催化劑的穩定性也不高。專利CN104888793A公開了一種催化臭氧氧化揮發性有機物的催化劑的制備方法，該催化劑以泡沫鎳載體，以MnO_x-SnO_x-CeO_x-SbO_x復合氧化物為活性組分，對200mg/m³的甲苯能達到100％的降解。但泡沫鎳阻力太大，不利于工業化應用。常溫降解VOCs的關鍵在于催化劑的恰當制備，不僅要選擇合適的載體，更要選擇恰當的活性成分。

活性碳纖維(Activated Carbon Fiber，簡稱ACF)是繼粉狀活性碳和顆粒活性碳之后的第三代活性碳產品，是一類多孔性纖維狀吸附材料。它具有大比表面積、多孔結構和強表面反應活性。特殊的纖維狀物理形態使其有較大的接觸面積，豐富的孔道為氣體的穿透提供了理想的路徑，是制備催化劑的理想載體。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術的缺點，提供一種采用ACF浸漬負載過渡金屬活性組分制備過渡金屬氧化物ACF催化劑，該催化劑能實現在臭氧氣氛下常溫高效降解VOCs且不產生臭氧污染，具有工業應用前景。

一種常溫降解VOCs的負載過渡金屬氧化物的ACF催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、ACF的預處理：

將ACF浸沒在體積濃度為5-30％的HNO₃溶液中，并將溶液置于40-100℃水浴鍋中反應2-10h，然后取出ACF，并用蒸餾水洗滌至中性，自然晾干，所述ACF的比表面積為1000-3000m²/g，外表面積為0.2-2.0m²/g；

步驟二、浸漬負載過渡金屬：