[發(fā)明專利]一種復合金屬氧化物催化劑及其制備方法和應用

在審

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• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN108940302A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設計）人: 徐炎華;姚琳;劉志英;朱磊;李溪
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;F23G7/07
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

本發(fā)明公開了復合金屬氧化物催化劑及其制備方法和應用，其特征在于該催化劑的活性組分主要由錳、鈰、鈷的金屬氧化物構成，其中活性組分中Ce：Mn：Co摩爾比為1：(1～8)：(1～2)。本發(fā)明還公開了該催化劑的制備方法為溶膠凝膠法制備，選擇檸檬酸作為絡合劑。該催化劑制備方法簡單，制備原料資源豐富，價格較貴金屬便宜，且不產(chǎn)生廢液。且本發(fā)明所述的在550℃條件下焙燒而成的2MnCeCo催化劑在257℃對氯苯的轉化率可達到92.1％，且在350℃條件下穩(wěn)定運行80h，對氯苯的轉化率穩(wěn)定保持在99.0％以上。結果表明該催化劑對于氯苯催化燃燒具有活性高、副產(chǎn)物少和穩(wěn)定性好等特點，比較適用于催化燃燒消除氯苯。

技術領域

本發(fā)明屬于催化燃燒環(huán)境環(huán)保技術領域,特別涉及一種用于氯苯催化燃燒的過渡金屬氧化物催化劑及其制備方法、應用和穩(wěn)定性研究。

背景技術

含氯揮發(fā)性有機化合物CVOCs(Chlorinated Volatile Organic Compounds)是VOCs(Volatile Organic Compounds)中毒性較大的一類。CVOCs的排放主要來源于工業(yè)生產(chǎn)過程。化學和制藥廠、煉油廠、汽車制造、紡織品制造和電子部件廠在工業(yè)生產(chǎn)過程中，CVOCs以廢水或廢氣的形式排放。因其具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，不易被分解或生物降解，因此會在自然界中長時間滯留，不僅對人類的健康造成嚴重的危害,也對生態(tài)環(huán)境造成持久的、累積性的影響,如破壞大氣臭氧層，形成臭氧層空洞，或者與臭氧等發(fā)生光化學反應形成光化學煙霧，引起全球變暖。

近年來，CVOCs的降解處理已成為環(huán)境污染治理的焦點問題之一。目前處理CVOCs的技術主要有回收技術和銷毀技術。回收技術主要有吸附、吸收、冷凝以及膜分離技術等；銷毀技術包括直接燃燒、催化燃燒、生物降解、等離子體技術等。與其他處理技術比較，催化燃燒技術凈化效率高、能耗低，能夠在一定溫度下使CVOCs完全燃燒,轉化成為CO₂和H₂O、HCl、和Cl₂等產(chǎn)物，被認為是比較可行和具有前景的技術之一。

催化燃燒的核心技術是制備高效穩(wěn)定的催化劑。目前用于CVOCs催化燃燒的催化劑主要包括三大類：貴金屬催化劑、固體酸催化劑和復合金屬氧化物催化劑。貴金屬催化劑活性高但及易形成危害更大的多氯副產(chǎn)物,容易氯中毒，易燒結，且由于資源稀缺，價格昂貴，使得貴金屬催化劑的實際應用受到限制。固體酸催化劑雖有一些應用，但因活性低或副產(chǎn)物多而沒有得到廣泛的推廣。故而，用于CVOCs催化燃燒的催化劑研究主要集中在過渡金屬氧化物上。代表性的專利有JP201410161656、JP201410605598、JP2001327869、CN107008459A、CN107670658A、CN107051424A、US4031149、US58116628、US7052663等。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是本針對現(xiàn)有技術所存在的不足而提供一種復合金屬氧化物催化劑，本發(fā)明還有一目的是提供上述催化劑的制備方法和應用。篩選出低溫活性好，高溫穩(wěn)定性強的，能夠抗氯中毒的催化劑，降低氯苯的轉化溫度，提高氯苯的降解效率。

本發(fā)明采用的技術方案如下：一種復合金屬氧化物催化劑，其特征在于催化劑由金屬氧化物作為活性組分復合而成；活性組分為鈷、錳、鈰的金屬氧化物；其中活性組分中Ce:Mn:Co摩爾比為1：(1～8)：(1～2)。

本發(fā)明還提供了制備上述復合金屬氧化物催化劑的方法，選擇檸檬酸為絡合劑的溶膠凝膠法，其具體步驟如下：

(1)將市售的Mn(NO₃)₂、Ce(NO₃)₃·6H₂O和Co(NO₃)₃·6H₂O按照摩爾比(1～8):1：(1～2)稱好，再按照金屬元素總摩爾數(shù)M(Ce+Mn+Co)與檸檬酸物質的量比為1：(0.3～1)稱取檸檬酸溶于超純水溶解，搖勻；