[發(fā)明專利]用于VOCs和NO協(xié)同凈化的改性復(fù)合氧化物催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010813319.1
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111889101B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭悅;楊其磊;黃旭;李琪;王棟;司文哲;馬永亮;李俊華
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/94;B01D53/56;B01D53/44;F23G7/07
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發(fā)明涉及一種用于VOCs和NO協(xié)同凈化的改性復(fù)合氧化物催化劑及其制備方法。所述改性復(fù)合氧化物催化劑由AMn₂O₅表示，其中A為Sm_1?y或者Sm_1?x?yM_x?z，M為La、Y、Sr、Ce、Ba、Ca、Gd、Nd、Pr中的一種或多種，x大于0且小于1，y≠0，z≠0，且xz，y和z可相同或不同。所述改性復(fù)合氧化物催化劑通過將其中y和z均為0的未改性復(fù)合氧化物AMn₂O₅改性而獲得，并且所述改性和未改性氧化物催化劑均具有莫來石結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的改性復(fù)合氧化物保留了原復(fù)合氧化物結(jié)構(gòu)的優(yōu)異耐高溫性能，并且可以實(shí)現(xiàn)一種催化劑同時(shí)高效的去除VOCs和NO兩種污染物的性能。因此，本發(fā)明的改性復(fù)合氧化物催化劑適用于鋼鐵燒結(jié)、垃圾焚燒等行業(yè)煙氣和機(jī)動(dòng)車尾氣中VOCs和NO的協(xié)同凈化脫除。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于高效協(xié)同凈化揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)和NO的改性復(fù)合氧化物催化劑及其制備方法與應(yīng)用，特別涉及VOCs和NO的協(xié)同控制，目標(biāo)控制污染物主要來源于鋼鐵燒結(jié)、垃圾焚燒等行業(yè)煙氣和機(jī)動(dòng)車尾氣等。

背景技術(shù)

鋼鐵燒結(jié)、垃圾焚燒等行業(yè)煙氣和機(jī)動(dòng)車尾氣的排放對我國空氣質(zhì)量環(huán)境造成嚴(yán)重危害。針對鋼鐵燒結(jié)、垃圾焚燒等行業(yè)煙氣和機(jī)動(dòng)車尾氣，其排放氣體中含有大量污染物如顆粒物、SO₂、NOx和VOCs等酸性氣體。如鋼鐵行業(yè)，2012年環(huán)保部發(fā)布《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB28662-2012)，燒結(jié)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)的主要污染物分別執(zhí)行顆粒物50mg/m³、SO₂ 200mg/m³、NO_x 300mg/m³，CO 5000mg/m³的限制標(biāo)準(zhǔn)。其中，CO是一種廣泛存在于鋼鐵燒結(jié)、垃圾焚燒煙氣和汽車尾氣中的還原氣體。大氣中的NO_x、硫氧化物和VOCs之間的相互作用導(dǎo)致大氣中一次顆粒物轉(zhuǎn)變成二次顆粒物污染物，進(jìn)而導(dǎo)致霧霾天氣。因此，控制VOCs和NO的排放對于改善我國空氣質(zhì)量具有重要意義。迫切需要開發(fā)一種能夠同時(shí)高效脫除VOCs和NO的催化劑，將VOCs和NO轉(zhuǎn)化為無毒化合物，將是一種具有良好應(yīng)用前景的新技術(shù)。

催化氧化技術(shù)是典型的氣—固相催化反應(yīng)。在環(huán)境領(lǐng)域，實(shí)質(zhì)是由活性氧參與的污染物(VOCs和NO等)深度氧化。VOCs或NO催化氧化是發(fā)生在固體催化劑表面，吸附作用使VOCs或NO分子在催化劑表面富集，通過催化劑降低其反應(yīng)活化能提高反應(yīng)速率，將VOCs氧化成CO₂、將NO氧化成硝酸鹽吸附在催化劑表面，進(jìn)而利用煙氣中還原性氣體如CO，將吸附在催化劑表面的硝酸鹽還原成氮?dú)狻?/p>

貴金屬催化劑通常與過渡金屬復(fù)合氧化物相比具有更高的催化活性，但成本高且熱穩(wěn)定性低。復(fù)合氧化物催化劑(錳基莫來石，結(jié)構(gòu)式為AMn₂O₅)具有優(yōu)異的氧化性能和極高的熱穩(wěn)定性，是一種對VOCs或NO催化氧化有高效催化活性的材料，已成為目前在多相催化領(lǐng)域中研究較多的混合氧化物體系。

引用文獻(xiàn)1公開了用于一氧化氮氧化的莫來石型復(fù)合氧化物催化劑，其化學(xué)通式為A_1-xA'_xB'_yO₅，其中A和A'各自獨(dú)立地為稀土金屬或堿土金屬元素中的一種，稀土金屬元素可為La、Ce、Nd、Gd和Sm，堿土金屬元素可為Mg、Ca、Sr和Ba；B和B'各自獨(dú)立地為過渡金屬元素，過渡金屬元素可為Fe、Co、Mn、Ni、Ti和Cr。并且，引用文獻(xiàn)1中研究了莫來石型復(fù)合氧化物催化劑對一氧化氮的催化性能，證明莫來石型復(fù)合氧化物催化劑與Pt/γ-Al₂O₃相比一氧化氮的轉(zhuǎn)化率明顯提高。