[發(fā)明專利]一種快速原位封裝貴金屬的整體式催化劑制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310176129.7
• 申請日: 2023-02-28
• 公開（公告）號: CN116139912A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 王鈺;萬繼國;盧學鋒;王黎
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B01J29/068
• 分類號: B01J29/068;B01J29/035;F23G7/07
• 代理公司: 北京深川專利代理事務所(普通合伙) 16058
• 代理人: 李煥煥

本發(fā)明公開了一種快速原位封裝貴金屬的整體式催化劑制備方法，本發(fā)明的催化劑以堇青石蜂窩陶瓷等作為多孔載體，利用原位封裝技術一步將進分子篩和貴金屬同時迅速封裝在蜂窩陶瓷載體上，貴金屬質量含量一般為0.01?5％之間。該催化劑應用于催化燃燒揮發(fā)性有機污染物領域。該發(fā)明所制的催化劑與傳統(tǒng)催化劑在VOCs催化燃燒試驗中相比，具有更高的活性、穩(wěn)定性。本發(fā)明的制備方法，不僅能使貴金屬保持小顆粒，增加其分散性，提高利用率，而且能夠利用空間隔離效應增強貴金屬材料的抗燒結能力、改善催化劑在高溫反應上的耐久性，同時也能夠實現(xiàn)超快速結晶，達到均勻涂覆的需求，大大縮短制備催化劑的周期，便于大規(guī)模的工業(yè)化生產。

技術領域

本發(fā)明屬于貴金屬負載型催化劑的制備技術領域，具體涉及一種快速原位封裝貴金屬的整體式催化劑制備方法。

背景技術

揮發(fā)性有機污染物(VOCs)，特別是具有更高毒性的含氯揮發(fā)性有機物(CVOCs)，與其它大氣污染物間相互耦合，導致區(qū)域性環(huán)境質量惡化，灰霾、光化學煙霧等大氣污染現(xiàn)象頻發(fā)，對人類生存和自然環(huán)境造成了嚴重危害。其中催化燃燒法因其可在較低的溫度下將CVOCs徹底轉化成H₂O、HCl、CO₂等最終產物，被視為一種高效、經(jīng)濟、綠色的CVOCs脫除方法。

催化劑成為了催化燃燒技術的核心。堇青石蜂窩陶瓷等具有規(guī)整孔道、機械強度高和壓降小等優(yōu)點，已被廣泛應用于催化燃燒領域的載體。分子篩因其具有特殊的孔道結構、良好的吸附能力、熱穩(wěn)定性和較高的表面酸性，廣泛用于有機化工和石油化工，在廢氣凈化上也日益受到重視。當其固載于堇青石蜂窩陶瓷等多孔載體上時，由于分子篩與載體間的相互作用，其穩(wěn)定性又會大大增強。結合分子篩和多孔載體的特點，把分子篩固載到多孔載體上，并負載貴金屬等活性組分，即合成貴金屬負載型材料，該材料用于VOCs催化燃燒的研究已有不少報道。

專利CN?102133537A報道了一種蜂窩陶瓷型整體催化劑及制備方法與應用，該方法是在先將蜂窩陶瓷載體在分子篩合成液中晶化5-7天，形成負載分子篩涂層的蜂窩陶瓷載體，再浸漬貴金屬鹽溶液，干燥焙燒后得到整體式催化劑。這種方式耗時太長，而且浸漬貴金屬可能導致貴金屬大顆粒生成、聚并速率過快，極易長成大顆粒，不能夠在載體上很好的分散，這會直接導致催化活性的下降。

專利CN?103127949A報道了一種含有分子篩整體式氮氧化物凈化材料及制備方法，該方法同樣是將分子篩母液涂覆到蜂窩陶瓷載體上，隨后晶化1-3天，取出冷卻后，用去離子水洗滌至中性，烘干后焙燒得到分子篩負載蜂窩陶瓷基體，然后再浸漬金屬鹽溶液，再烘干，焙燒得到整體式催化劑。該方法制備過程繁瑣，而且采用浸漬法負載活性組分，很容易出現(xiàn)分散不均勻，易堵塞分子篩孔道，易燒結，催化活性下降的問題。

文獻(T.Otto,S.I.Zones,E.Iglesia,Microporous?Mesoporous?Mater.2018,270,10-23)報道了現(xiàn)有的原位合成方法一般依賴配體保護并降低反應的溫度或堿度，以減緩貴金屬聚集生長的速率，從而實現(xiàn)在載體上緩慢結晶。但基于該匹配策略的原位封裝方法效率低且緩慢結晶速度不可控。

專利CN?101797518A報道了一種利用水熱合成法將金屬活性組分和分子篩直接合成負載到蜂窩陶瓷載體上的整體式催化劑在催化劑及其制備方法。但該分子篩的結晶需要7-10天，具有反應慢、耗時長的特點，而金屬氧化物在分子篩結晶環(huán)境下的生成、聚并速率卻很快，極易長成大顆粒，導致催化活性下降，金屬利用率低下，也增加了制備成本。

由上可知，不管是在多孔載體先負載分子篩再浸漬貴金屬活性組分還是將金屬活性組分和分子篩直接合成負載到蜂窩陶瓷載體上的制備方法，均存在分子篩晶化時間長、反應慢的特點，貴金屬活性組分已長成大顆粒，分散不均勻，導致催化活性下降，金屬利用率低下的缺點，不利于實際應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種快速原位封裝貴金屬的整體式催化劑制備方法。