以泡沫钛为载体的VOCs催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种以泡沫钛为载体的VOCs催化剂的制备方法，以泡沫钛为基体，将泡沫钛预处理后在其表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，然后高温煅烧得到泡沫钛‑二氧化钛，以泡沫钛‑二氧化钛为载体，通过自蔓延煅烧法负载活性组分氧化铜、氧化锰，以及助催化剂氧化钕、氧化钴，得到用于催化氧化VOCs的催化剂。本发明专利技术制备过程简单，原材料易得，可降低生产成本，且活性组分分布均匀、脱落率低，增大了与反应物的接触面积，提高催化活性，改进了传统颗粒或者整体式VOCs氧化催化剂的不足，有利于工业化推广。

VOCs catalyst with foamed titanium as carrier and its preparation method

The invention provides a preparation method of VOCs catalyst with foamed titanium as the carrier. Titanium foam is used as the matrix, titanium foam is pretreated and titanium dioxide precursor is generated on its surface and pass. Then titanium foam titanium dioxide is obtained by high temperature calcination. The titanium foam titanium dioxide is used as the carrier and the self propagating calcining method is used. Active components such as cupric oxide and manganese oxide, as well as Co catalysts for neodymium oxide and cobalt oxide, are used to catalyze the oxidation of VOCs. The preparation process of the invention is simple, the raw material is easy to be obtained, the production cost can be reduced, the active component is evenly distributed and the exfoliation rate is low, the contact area with the reactant is increased, the catalytic activity is increased, the deficiency of the traditional particle or the integral VOCs oxidation catalyst is improved, which is beneficial to the popularization of the industrialization.

【技术实现步骤摘要】
以泡沫钛为载体的VOCs催化剂及其制备方法
本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种以泡沫钛为载体且用于催化氧化VOCs的催化剂，以及该催化剂的制备方法。
技术介绍
随着国家工业化进行的不断发展，挥发性有机物（VOCs）排放量不断增加。VOCs来源广泛，生活中的室内装修、厨房油烟、汽车尾气等；工业上主要来源于石化和化工企业排放的废气。而且VOCs毒性和致癌性危害人体健康，并能产生光化学烟雾等。故而，如何更好的净化VOCs是大气污染控制领域研究的重点。催化氧化法是目前应用最成熟的VOCs净化技术，是在催化剂作用下，将VOCs在200～400℃的低温条件与氧气反应氧化为二氧化碳和水，是净化碳氢废气、消除恶臭的有效手段。因此，制备高性能的氧化催化剂是净化VOCs的重中之重。传统氧化VOCs催化剂为将活性组分负载在成型颗粒状或蜂窝式载体上，即制备成催化剂。载体主要有活性炭、氧化铝、分子筛或蜂窝陶瓷，存在机械强度差、传质性能差、易饱和、负载活性组分容易脱落等缺点。金属载体由于结构均匀、孔径分布窄、孔隙率高、过滤阻力小、渗透效率高等优点而引起重视。中国专利CN201110422286.9以γ-氧化铝小球为载体，以氧化铝、氧化铈等固溶体为涂层，负载Pd活性组分，煅烧后得到催化剂。中国专利201710126503.7提供了一种以堇青石蜂窝陶瓷为载体，将活性组分负载在氧化铝上，然后添加粘接剂、润滑剂和水制成浆料，涂敷于堇青石蜂窝陶瓷载体上，最终经干燥、煅烧制得催化剂。但上述提到的催化剂都存在制备工艺复杂，处理成本高，活性组分易脱落等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以泡沫钛为载体的VOCs催化剂及其制备方法，本专利技术制备过程简单，原材料易得，可降低生产成本，且活性组分分布均匀、脱落率低，增大了与反应物的接触面积，提高催化活性，改进了传统颗粒或者整体式VOCs氧化催化剂的不足，有利于工业化推广。为实现上述目的，本专利技术提供一种以泡沫钛为载体的VOCs催化剂的制备方法，以泡沫钛为基体，将泡沫钛预处理后在其表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，然后高温煅烧得到泡沫钛-二氧化钛，以泡沫钛-二氧化钛为载体，通过自蔓延煅烧法负载活性组分氧化铜、氧化锰，以及助催化剂氧化钕、氧化钴，得到用于催化氧化VOCs的催化剂。优选的，上述以泡沫钛为载体的VOCs催化剂的制备方法，包括如下步骤：1）以多孔金属泡沫钛为基体，将其置入0.05～0.1mol/l草酸溶液中超声5～10min，然后将其置入10～20%稀硫酸溶液中反应30～60min，反应温度控制在70～90℃，所得产物用去离子水反复冲洗至中性，再于80～100℃干燥2～4h，在泡沫钛表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，所述二氧化钛前驱体为偏钛酸；步骤1）中主要发生的反应包括：Ti＋H2SO4＝TiSO4＋H2↑TiSO4+H2O=TiOSO4+H2SO4TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4；2）将步骤1）所得产物于400～600℃煅烧2～4h，得到泡沫钛-二氧化钛，以泡沫钛-二氧化钛为载体，浸渍在反应溶液中超声30～60min，然后置入马弗炉中于200～300℃煅烧，保温2～3h，得到用于催化氧化VOCs的催化剂；反应溶液中包含：用于生成活性组分氧化铜、氧化锰的可溶性盐，用于生成助催化剂氧化钕、氧化钴的可溶性盐，以及自蔓延燃烧剂尿素；尿素与可溶性盐的摩尔比为2～3:1；可溶性盐为硝酸盐、硫酸盐及氯化盐中的一种；催化剂中，二氧化钛含量占泡沫钛-二氧化钛总质量的5～15%，活性组分氧化铜、氧化锰占泡沫钛-二氧化钛总质量的5～10%，助催化剂助催化剂氧化钕、氧化钴占泡沫钛-二氧化钛总质量的3～5%；步骤2）中主要发生的反应包括：H2TiO3=TiO2+H2O（高温煅烧分解）。优选的，所述多孔金属泡沫钛为长方体形，长宽都为150mm，厚度为1～2mm。本专利技术还提供上述制备方法所制得的以泡沫钛为载体且用于催化氧化VOCs的催化剂。本专利技术的优点和有益效果在于：提供一种以泡沫钛为载体的VOCs催化剂及其制备方法，本专利技术制备过程简单，原材料易得，可降低生产成本，且活性组分分布均匀、脱落率低，增大了与反应物的接触面积，提高催化活性，改进了传统颗粒或者整体式VOCs氧化催化剂的不足，有利于工业化推广。本专利技术还具有如下特点：1、本专利技术以泡沫钛为基体，经化学反应原位生成TiO2，制备过程简单，原材料易得，降低生产成本。2、本专利技术通过自蔓延煅烧将活性组分及助催化剂负载于泡沫钛-TiO2，增强了活性组分及助催化剂与载体之间的结合力，活性组分分布均匀，脱落率低；且无需加入粘合剂，避免了二次污染。3、本专利技术采用泡沫钛为基体，基体本身是多孔状结构，氧化VOCs反应时阻力小，增大了与反应物VOCs的接触面积，提高了催化活性，改进了传统颗粒或者整体式VOCs氧化催化剂的不足，有利于工业化推广。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1一种以泡沫钛为载体且用于催化氧化VOCs，通过如下步骤制备：1）以150mm×150mm、厚度为1mm的多孔金属泡沫钛为基体，将其置入0.05mol/l草酸溶液中超声10min，然后将其置入10%稀硫酸溶液中反应60min，反应温度控制在70℃，所得产物用去离子水反复冲洗至中性，再于80℃干燥4h，在泡沫钛表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，所述二氧化钛前驱体为偏钛酸；2）将步骤1）所得产物于400℃煅烧4h，得到泡沫钛-二氧化钛，以泡沫钛-二氧化钛为载体，浸渍在500ml反应溶液中超声30min，然后置入马弗炉中于200℃煅烧，保温3h，得到用于催化氧化VOCs的催化剂；500ml反应溶液中包含：0.05mol/l硝酸铜和硝酸锰，0.02mol/l硝酸钕、硝酸钴，以及8.4g尿素；催化剂中，二氧化钛含量占泡沫钛-二氧化钛总质量的5%，活性组分氧化铜、氧化锰占泡沫钛-二氧化钛总质量的5%，助催化剂助催化剂氧化钕、氧化钴占泡沫钛-二氧化钛总质量的3%。实施例2一种以泡沫钛为载体且用于催化氧化VOCs，通过如下步骤制备：1）以150mm×150mm、厚度为2mm的多孔金属泡沫钛为基体，将其置入0.1mol/l草酸溶液中超声5min，然后将其置入20%稀硫酸溶液中反应30min，反应温度控制在90℃，所得产物用去离子水反复冲洗至中性，再于100℃干燥2h，在泡沫钛表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，所述二氧化钛前驱体为偏钛酸；2）将步骤1）所得产物于600℃煅烧2h，得到泡沫钛-二氧化钛，以泡沫钛-二氧化钛为载体，浸渍在500ml反应溶液中超声60min，然后置入马弗炉中于300℃煅烧，保温2h，得到用于催化氧化VOCs的催化剂；500ml反应溶液中包含：500ml反应溶液中包含：0.1mol/l硝酸铜和硝酸锰，0.04mol/l硝酸钕、硝酸钴，以及25.23g尿素；催化剂中，二氧化钛含量占泡沫钛-二氧化钛总质量的15%，活性组分氧化铜、氧化锰占泡沫钛-二氧化钛总质量的10%，助催化剂助催化剂氧化钕、氧化钴占泡沫钛-二氧化钛总质量的5%。实施例3一种以泡沫钛为载体且用于催化氧化V本文档来自技高网...

【技术保护点】
以泡沫钛为载体的VOCs催化剂的制备方法，其特征在于，以泡沫钛为基体，将泡沫钛预处理后在其表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，然后高温煅烧得到泡沫钛‑二氧化钛，以泡沫钛‑二氧化钛为载体，通过自蔓延煅烧法负载活性组分氧化铜、氧化锰，以及助催化剂氧化钕、氧化钴，得到用于催化氧化VOCs的催化剂。

【技术特征摘要】
1.以泡沫钛为载体的VOCs催化剂的制备方法，其特征在于，以泡沫钛为基体，将泡沫钛预处理后在其表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，然后高温煅烧得到泡沫钛-二氧化钛，以泡沫钛-二氧化钛为载体，通过自蔓延煅烧法负载活性组分氧化铜、氧化锰，以及助催化剂氧化钕、氧化钴，得到用于催化氧化VOCs的催化剂。2.根据权利要求1所述以泡沫钛为载体的VOCs催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）以多孔金属泡沫钛为基体，将其置入0.05～0.1mol/l草酸溶液中超声5～10min，然后将其置入10～20%稀硫酸溶液中反应30～60min，反应温度控制在70～90℃，所得产物用去离子水反复冲洗至中性，再于80～100℃干燥2～4h，在泡沫钛表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，所述二氧化钛前驱体为偏钛酸；2）将步骤1）所得产物于400～600℃煅烧2～4h，得到泡沫钛-二氧化钛，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，唐晓玉，丁丽娟，何伟，
申请(专利权)人：江苏龙净科杰催化剂再生有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32