[發明專利]一種用于VOCs消除的多級孔分子篩催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110756892.8
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113275034B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 邊超群;萬曉燕;顏研;鄭璐;雷鵬輝;曾敏芳
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院;金華歐侖催化科技有限公司
• 主分類號: B01J29/44
• 分類號: B01J29/44;B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 杭州知學知識產權代理事務所(普通合伙) 33356
• 代理人: 張雯

本發明公開了一種用于VOCs消除的多級孔分子篩催化劑及其制備方法。該催化劑的制備包括以下步驟：(1)將硅源、鋁源、堿源和水混合在一起，攪拌均勻，除去分解所產生的醇類有機物，得到凝膠；(2)將凝膠轉移至反應釜中密封晶化，得到白色粉末狀固體即為ZSM?5分子篩載體；(3)將ZSM?5分子篩載體浸漬于含有貴金屬可溶性鹽的水溶液中，經超聲、攪拌、靜置、干燥、焙燒，得到負載貴金屬的多級孔分子篩催化劑。本發明制備的多級孔分子篩催化劑成本低，應用簡單，無需經過還原處理即可直接用于凈化環境中的VOCs，性能穩定，對于不同條件下的VOCs的催化消除均具有較高的催化性能和較低的催化消除溫度。

技術領域

本發明涉及環境催化領域，具體為一種用于VOCs消除的多級孔分子篩催化劑及其制備方法。

背景技術

揮發性有機物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是一類毒性較大、污染嚴重的化學物質，也是加重大氣復合污染的重要前驅體之一。目前廣泛應用的VOCs污染控制技術基本分為兩大類：一類是物理方法回收，用物理的方法將VOCs富集，再通過后期處理進行回收，此類方法包括多孔材料吸附技術、溶液吸收技術等。該類方法雖然操作簡單，但是存在二次污染等問題。另一類是使用化學或生物的技術使VOCs氧化降解為二氧化碳、水等無毒或毒性小的無機物，包括直接燃燒技術、光催化技術、等離子體技術和催化燃燒技術等。其中，催化燃燒相比于其他幾種方法，可以在遠低于直接氧化溫度條件下處理低濃度的VOCs廢氣，具有凈化效率高、無二次污染、能耗低、適用范圍廣等特點，是目前實際VOCs處理應用中最有效的方法之一。

催化氧化法消除VOCs廢氣常用的催化劑主要包括非貴金屬氧化物及其復合物(MnO_x,CuO_x,ZrO_x等)、鈣鈦礦催化劑(LaMnO₃,SrFeO₃等)和負載型貴金屬催化劑(Pt/ZrO₂,Pt/TiO₂,Au/CeO_x等)三大類。非貴金屬氧化物及其復合物、鈣鈦礦催化劑經過多年的研究，其穩定性和催化活性仍需要進一步的提升。負載型貴金屬催化劑，具有較低的VOCs消除反應溫度，相對較高的選擇性和穩定性，引起了受到研究者的興趣。而沸石分子篩憑借其大比表面積、規則孔道、高水熱穩定、可調控的骨架硅鋁比值等優點，逐漸成為VOCs催化氧化的研究熱點之一。

在專利CN110496595A公開的一種晶粒尺寸可控的類固相VOCs降解高硅ZSM-5分子篩的制備方法中，(1)將硅源、堿源、模板劑、ZSM-5分子篩晶種與水混合，形成凝膠；(2)將步驟(1)中所述凝膠置于反應釜中于進行水熱處理，反應結束后，進行固液分離、洗滌、干燥、焙燒得到分子篩原粉；(3)將步驟(2)所得分子篩原粉置入銨鹽溶液中進行離子交換，以得到銨型ZSM-5分子篩，然后焙燒得到HZSM-5。根據該專利制備的分子篩催化劑具有粒徑小、比表面積大、良好的疏水性以及較強的VOC吸附性能等優點。但是在該專利的技術方案中，ZSM-5分子篩的合成除了常規的硅源、鋁源、堿源和水之外，還使用了四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨等作為模板劑，具有較高的合成成本。

在專利CN111085218A一種用于VOCs消除的錳鈷復合氧化物催化劑及制備方法和應用中，其將錳的可溶于水的鹽和鈷的可溶于水的鹽分別溶解在去離子水中得到對應的錳溶液和鈷溶液，將錳溶液和鈷溶液混合并攪拌，加入尿素，放入反應器中進行加熱攪拌，然后靜置、抽濾洗滌、干燥、焙燒后得到錳鈷復合氧化物催化劑。根據專利制備的催化劑具有穩定性好、無二次污染等優點。但是其催化劑對于甲苯的消除溫度在307-350℃之間，存在催化溫度高的問題。