[發明專利]一種復合催化劑及其催化甲醛完全氧化消除的方法

有效

• 申請號: 202110002990.2
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112808301B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 曲振平;李娜;黃彬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48;B01J29/46;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 張玉瑩;李馨

本發明涉及環境催化技術領域，旨在提供一種復合催化劑及其催化甲醛氧化消除的方法。其以甲醛和空氣為反應原料，在固定床或移動床上進行轉化反應，所述催化劑為復合催化劑，由組分Ⅰ和組分Ⅱ以機械混合方式復合在一起，組分I的活性成分為具有中強酸位點的分子篩，組分II的活性成分為貴金屬催化劑；組分Ⅰ與組分Ⅱ的重量比在0.01?20范圍之間，組分Ⅰ與組分Ⅱ顆粒之間的軸心距離在50nm?40mm范圍之間。該復合催化劑低溫催化甲醛氧化活性高，在20?80℃溫度范圍內，可利用空氣中的O₂分子將大氣環境中的甲醛氧化為無毒無害的CO₂和H₂O。處理后空氣中甲醛濃度低于國家環保要求的居室濃度。

技術領域

本發明屬于環境催化技術領域，具體涉及一種雙功能復合催化劑及其催化甲醛完全氧化生成CO₂和H₂O的方法。

背景技術

工業發展和室內裝修產生的甲醛對環境和人口健康存在嚴重危害，迫切需要發展高效消除甲醛的催化劑。貴金屬(Pt、Pd、Ru、Rh、Au、Ag等)基催化劑表現出優異的低溫催化甲醛氧化性能，但是該類催化劑成本較高、儲量有限，限制了催化劑的大規模應用。此外，貴金屬催化劑的載量還有待進一步降低，穩定性還有待提升。

分子篩作為固體酸材料重要的組成之一，被廣泛應用于多種酸堿催化反應過程。分子篩的酸性表現出對多種氣體分子具有活化轉化的效果，然而在甲醛氧化消除領域，分子篩一般只是作為載體材料用來分散活性組分，或者多孔材料用于甲醛的物理吸附，很少充分利于其酸性來催化反應進行。此外，相比于其他多孔且大比表面積的碳氮材料，比表面積相對小的分子篩負載貴金屬或者金屬氧化物往往會造成活性組分分散性差，活性組分的尺寸較大，不利于催化活性的提升。

為此，本發明充分結合分子篩的酸性以及貴金屬的高效催化特性，通過構建“分子篩-高分散貴金屬”雙功能催化劑來提高催化劑的催化活性和穩定性。充分發揮固體酸材料的酸催化性質和貴金屬的高活性用于催化甲醛氧化，相關催化劑的研制在大氣污染物消除領域具有重要的應用前景。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種復合催化劑及其低溫催化甲醛氧化的方法。

本發明的技術方案為：

本發明一方面提供一種復合催化劑，所述催化劑包括組分Ⅰ和組分Ⅱ，所述組分Ⅰ和組分Ⅱ以機械混合方式復合在一起，組分Ⅰ的活性成分為酸性分子篩，組分II為的活性成分為貴金屬催化劑；

組分Ⅰ與組分Ⅱ的重量比為0.01-20，優選為0.1-15；組分Ⅰ和組分Ⅱ的軸心之間的間距介于50nm-40mm之間，優選為1μm-12mm，更優選為20μm-10mm。

基于上述方案，優選地，所述酸性分子篩包括含八元環孔道結構的分子篩、含十二元環孔道結構的分子篩或含有十元環孔道結構的分子篩中的一種或多種；

所述八元環分子篩的拓撲結構為CHA、AEI中任一種或幾種，所述分子篩為SAPO-34、SSZ-13、SAPO-47、菱沸石、MeAPO-47、CoAPO-47、MnAPSO-47、AlPO-34、SSZ-62、SAPO-18、AIPO-18、SSZ-39中任一種或幾種；

所述十元環分子篩為含MFI拓撲結構的ZSM-5；所述ZSM-5中b軸與a軸的比例b/a是0.01-1，優選0.01-0.3。

所述十二元環分子篩的拓撲結構為BEA、FAU、MOR、MTW中任一種或幾種，所述分子篩為MOR、beta、Y、ZSM-12、NU-13、USY、LaY中任一種或幾種；

所述分子篩均具有中強酸位點；所述酸性分子篩含有B酸和L酸，B酸含量是0.003-5mol/kg，優選為0.03-1mol/kg，L酸含量是0.0001-0.1mol/kg。