[發明專利]一種VOCs催化燃燒錳基催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202210158696.5
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114534716A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 蔣毅;薄其飛;袁善良;張彪
• 申請（專利權）人: 中國科學院成都有機化學有限公司
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J23/68;B01J23/889;B01J35/00;B01J37/02;F23G7/07
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 賀理興

本發明涉及催化劑制備技術領域，基于解決當前錳基VOCs催化燃燒催化劑存在的低溫活性不足、反應溫度偏高、活性組分易燒結的問題；提供了一種VOCs催化燃燒錳基催化劑，包含錳氧化物、γ?Al₂O₃粉末和改性劑；其制備方法：1)將納米級的γ?Al₂O₃粉末浸漬于含有改性劑的水溶液中，干燥、焙燒得到粉末a；2)將高價態錳鹽浸漬到粉末a上，真空干燥得到粉末b；3)將表面活性劑、油相物質、助乳化劑混合，然后加入低價態錳鹽溶液，得反相微乳液1；4)將粉末b加入到反相微乳液1中，攪拌；5)取破乳劑加入到4)中攪拌、離心分離、真空干燥得到粉末c，經成型、焙燒，即得VOCs催化燃燒錳基催化劑。本發明制得的催化劑催化活性高，VOCS處理溫度低。

技術領域

本發明涉及催化劑制備技術領域，具體而言，涉及一種VOCs催化燃燒錳基催化劑及其制備方法。

背景技術

揮發性有機物(VOCs)是造成大氣和生態環境惡化的主要污染物之一。VOCs是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點在260℃以下有機化合物總稱，包括烷烴、芳烴、醇、醛、酮、酸、酯、醚、鹵代烴、及其他雜原子揮發性有機化合物等。有的VOCs具有毒性，或致殘、致畸，給人體造成直接危害，有的則形成酸雨、破壞臭氧層、產生溫室效應等間接影響身體健康。這些VOCs在一定環境條件下以氣態、霧態或被空氣中的顆粒物吸附濃縮形成有機氣溶膠態存在，是可吸入顆粒物(PM2.5)的主要組成部分，是造成大氣污染的主要來源。

催化燃燒是深度治理VOCs污染的高效方法，但催化劑成本和運行成本是制約其發展的關鍵因素。貴金屬型催化劑雖然對芳烴等VOCs具有較好的催化燃燒性能，但其存在著催化劑成本高、耐熱穩定性差、易與S、N、Cl等形成穩定的化合物使得貴金屬失活。而非貴金屬的過渡金屬化合物因來源廣、價格低、抗S、N、Cl等元素中毒能力強、高溫穩定性好等優勢，特別是具有多種可變價態的過渡金屬錳(Mn)及其氧化物在烷烴、苯、甲苯等的催化燃燒中顯示出優異的催化燃燒性能，對于催化燃燒技術的推廣及實現VOCs的深度凈化治理具有重要意義。

盡管錳基催化劑在烷烴處理中表現出更好的性能，但仍具有低溫活性不足、運行溫度偏高的問題。公開號為CN101947457A的中國專利中公開了將氧化鋁載體浸漬到含活性組分硝酸錳、硝酸鈷和助劑硝酸鑭、硝酸鈰檸檬酸溶液中，干燥、焙燒制得一種VOCs處理催化劑，其對甲烷處理的T₉₅溫度可達650℃。公開號為CN110038555A的中國專利中則制備了水鈉錳礦型錳氧化物催化劑，以葡萄糖為還原劑，高錳酸鉀為氧化劑，將兩種溶液混合攪拌反應后，通過干燥、煅燒后，得到水鈉錳礦型錳氧化物K₂Mn₄O₈催化劑用于炭煙顆粒處理的溫度高達400℃。

總之，當前用于VOCs凈化處理的錳基催化燃燒催化劑仍然存在著低溫活性不足、反應溫度偏高，活性組分易燒結的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種VOCs催化燃燒錳基催化劑及其制備方法，其解決了當前錳基VOCs催化燃燒催化劑存在的低溫活性不足、反應溫度偏高、活性組分易燒結的問題。

本發明的實施例通過以下技術方案實現：

一種VOCs催化燃燒錳基催化劑，包含錳氧化物、γ-Al₂O₃粉末和改性劑，其中錳氧化物占催化劑總量10～30％，γ-Al₂O₃粉末占催化劑總量的65～85％，改性劑占催化劑總量的1～10％。

一種VOCs催化燃燒錳基催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將納米級的γ-Al₂O₃粉末浸漬于含有改性劑的前驅體的水溶液中，干燥、焙燒得到粉末a；