一种催化燃烧苯的抗水钯基催化剂、其制备方法及用途技术

本发明专利技术提供了一种催化燃烧苯的抗水钯基催化剂、其制备方法及用途，抗水钯基催化剂包括氧化铝载体和负载于载体的活性组分和掺杂剂，活性组分包括Pd颗粒，掺杂剂包括碳酸钠；制备方法包括如下步骤：(1)将氧化铝、钯前驱物和钠源在溶剂中混合，之后去除溶剂，得到均匀混合物；(2)将均匀混合物焙烧，得到钯主要以氧化钯形式存在的焙烧产物；(3)将焙烧产物进行还原处理，使得氧化钯还原为单质钯，得到抗水钯基催化剂。该抗水钯基催化剂能够高效催化降解苯，低温活性高，抗水性能优异，且无二次污染，制备简单，贵金属钯的用量少，可广泛应用于冶炼厂、炼油厂、化工厂等固定源所排放废气中含苯的净化处理。

Water palladium based catalyst for catalytic combustion of benzene, preparation method and application thereof

The invention provides an anti water palladium based catalyst for catalytic combustion of benzene, a preparation method and use. The anti water palladium based catalyst includes an alumina carrier and an active component and a dopant loaded with a carrier. The active component includes Pd particles, and the dopant includes sodium carbonate; the preparation method includes the following steps: (1) precursor of alumina and palladium The mixture is mixed with the sodium source in the solvent and then the solvent is removed to get the uniform mixture; (2) the roasting products of the palladium in the form of palladium oxide are obtained by a uniform mixture, and (3) the calcined products are reduced to make the palladium oxide as a single palladium and the palladium based catalyst is obtained. The anti water palladium based catalyst can efficiently catalyze the degradation of benzene, high activity of low temperature, excellent water resistance, no two pollution, simple preparation and low amount of precious metal palladium. It can be widely used in the purification of benzene in the exhaust gases from smelters, refineries, chemical plants and other fixed sources.

【技术实现步骤摘要】
一种催化燃烧苯的抗水钯基催化剂、其制备方法及用途
本专利技术属于催化
，涉及一种抗水钯基催化剂、其制备方法及用途，尤其涉及一种催化燃烧苯的抗水钯基催化剂、其制备方法及用途。
技术介绍
随着人类工业活动的强度增加，大量的挥发性有机物(VolatileOrganicCompound,VOCs)排放到大气环境中，通过系列化学反应引发环境污染。例如一些活性强的VOCs可以与另一种大气污染物氮氧化物(NOx)发生光化学反应，引起地表臭氧浓度升高，形成光化学烟雾污染；一些蒸汽压低的VOCs也可以经过复杂过程成核长大形成二次有机气溶胶，而二次有机气溶胶正是细颗粒物PM2.5的重要组成部分。可见VOCs是形成光化学污染和大气灰霾的重要前驱物质。除此之外，VOCs本身对人体健康也能构成巨大威胁。例如常见的VOCs如甲醛、苯、甲苯等具有致癌、致畸的危害。因此，要去除光化学烟雾，降低颗粒物污染，提高城市空气质量，保护民众的身体健康，VOCs排放控制和去除势在必行。VOCs的来源广泛，主要包括了石油、化工、医药、包装、印刷、涂装等，以涂装行业为例，其VOCs排放量将近700万吨/年，约占VOCs总排放量的1/3。在涂装行业VOCs消除净化领域，西方主要发达国家以及日本起步较早。在1955年美国就已颁布了《空气污染控制法》，对空气污染物排放类别和总量做了详细的规定，后来又颁布了《洁净空气法》，并于1970年和1990年做了两次修订；在1966年还专门为涂装行业的VOCs排放制定了专门性法规，即“66法规”。在法律的强制约束和企业利益的推动下，不同消除VOCs的技术被研发和使用。目前我国高度重视VOCs的污染控制问题，要求到2020年，基本实现VOCs从原料到产品、从生产到消费的全过程减排。因此，VOCs的减排技术得到了广泛的研究探索。其中催化燃烧技术具有较好的应用前景，新型催化剂的开发是研究的热点与前沿。CN106040259A公开了一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及制备方法。该催化剂是以蜂窝陶瓷基体为骨架，以占蜂窝陶瓷基体质量10-15％的氧化铝为涂层、以占蜂窝陶瓷基体质量0.05-0.2％的Pt和1-5％的Cu作为活性组分。所得催化剂在260℃对甲苯转化率达到98％，与同种催化剂相比T98降低了20℃；240℃对乙酸乙酯的催化效率达到98％以上，与同种催化剂相比T98降低了30℃。CN106732585A公开了一种VOCs催化燃烧整体式催化剂，以堇青石蜂窝陶瓷载体，以γ-Al2O3、氧化物助剂及活性成分Pd为涂层，所述堇青石蜂窝陶瓷载体的质量份数为82-87份，所述γ-Al2O3的质量份数为10-14份，所述氧化物助剂的质量份数为0.8-1.5份，所述活性成分Pd的质量份数为0.01-0.05份。其制备方法为：首先将Pd分散到特制γ-Al2O3载体上，经干燥焙烧得到粉料，再添加粘接剂、润滑剂和水制成浆料，涂敷于堇青石蜂窝陶瓷载体上，干燥焙烧得到所述催化剂。所述催化剂在反应温度为300℃，SO2含量在100ppm的条件下，甲苯转化率＞98％。但是，目前用于催化燃烧VOCs的催化剂抗水性能差，还有待进一步的研究。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种催化燃烧苯的抗水钯基催化剂、其制备方法及用途，所述抗水钯基催化剂能够高效催化降解剧毒挥发性有机物苯，低温活性高，抗水性能优异，且无二次污染，制备简单，一步合成碱金属钠掺杂的钯基催化剂，且贵金属钯的用量少，可广泛应用于冶炼厂、炼油厂、化工厂等固定源所排放废气中含苯的净化处理。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的目的之一在于提供一种抗水钯基催化剂，所述抗水钯基催化剂包括氧化铝载体和负载于载体的活性组分和掺杂剂，所述活性组分包括Pd颗粒，所述掺杂剂含有Na元素。所述掺杂剂可能含有碳酸钠。所述氧化铝为γ-氧化铝，该晶型的氧化铝得到的催化剂的活性最好。优选地，所述Pd颗粒的粒径为4.5-7.6nm，如5.0nm、5.2nm、5.3nm、5.8nm、6.3nm、6.5nm、6.8nm或7.5nm等。优选地，所述催化剂中Pd的含量为0.1-1.5wt％，如0.2wt％、0.4wt％、0.6wt％、0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.3wt％或1.4wt％等。优选地，所述掺杂剂中的Na与Pd的摩尔比为1:1-5:1，如1.5:1、2:1、2.3:1、2.8:1、3.5:1、4.3:1或4.8:1等。优选地，所述抗水钯基催化剂的比表面积为153-196m2/g，如162m2/g、172m2/g、183m2/g或190m2/g等。本专利技术提供的抗水钯基催化剂最大优点是贵金属Pd的用量少，成本更低；所述抗水钯基催化剂能够高效催化降解剧毒挥发性有机物苯，低温活性高，抗水性能优异，且无二次污染。本专利技术的目的之二在于提供一种如上所述抗水钯基催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将氧化铝、钯前驱物和钠源在溶剂中混合，之后去除溶剂，得到均匀混合物；(2)将均匀混合物焙烧，得到钯主要以氧化钯形式存在的焙烧产物；(3)将焙烧产物进行还原处理，使得氧化钯还原为单质钯，得到抗水钯基催化剂。本专利技术提供的抗水钯基催化剂以氧化铝为载体，通过负载贵金属钯，并掺杂钠元素制得。所述制备方法简便，碱金属元素直接掺杂，不需特殊处理。步骤(1)所述钯前驱物选自钯盐，优选为硝酸钯。优选地，步骤(1)所述钠源选自钠盐，优选为碳酸钠。优选地，步骤(1)所述钯的前驱物中的钯占氧化铝的质量百分含量为0.05-2％，如0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1.2％、1.5％或1.8％等，优选为1％。本专利技术提供的抗水钯基催化剂的制备方法所需钯含量低，成本明显降低，且通过一步混合，焙烧，再还原即可制得抗水钯基催化剂，相比于现有技术中先制备钯基催化剂再制备碱金属掺杂的钯基催化剂的方法工艺流程明显缩短，且制得的催化剂催化活性高，具有优异的抗水性。优选地，步骤(1)所述钠源中的钠与钯的摩尔比为1-5:1，如2:1、2.5:1、3.3:1、4.5:1或4.8:1等，优选为1:1。本专利技术通过碱金属钠的掺杂来提高氧化铝负载贵金属钯催化剂的低温活性和抗水性。步骤(1)所述氧化铝、钯前驱物和钠源在溶剂中混合，之后去除溶剂的方法包括：将钯前驱体溶于过量水中，形成钯前驱体溶液；将氧化铝和钠前驱体依次加入钯前驱物溶液中，形成固液体系，之后蒸发，再干燥。步骤(1)的主要目的是将钯前驱物和钠源均匀地附着于氧化铝上。优选地，所述蒸发前先将所述固液体系搅拌均匀。优选地，所述搅拌为磁力搅拌。优选地，所述搅拌在15-35℃条件下进行，如16℃、18℃、20℃、23℃、25℃、28℃或32℃等。优选地，所述搅拌的时间为1-5h，如1.5h、2.3h、2.8h、3.5h、3.8h、4.2h、4.5h或4.8h等，优选为3h。优选地，所述蒸发选自旋转蒸发。优选地，所述旋转蒸发的旋转频率为20-200r/min，如25r/min、30r/min、45r/min、58r/min、70r/min、86r/min、92r/min、100r/min、110r/min、120r/min、150r/min、180r/min或19本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗水钯基催化剂，其特征在于，所述抗水钯基催化剂包括氧化铝载体和负载于载体的活性组分和掺杂剂，所述活性组分包括Pd颗粒，所述掺杂剂含有Na元素。

【技术特征摘要】
1.一种抗水钯基催化剂，其特征在于，所述抗水钯基催化剂包括氧化铝载体和负载于载体的活性组分和掺杂剂，所述活性组分包括Pd颗粒，所述掺杂剂含有Na元素。2.根据权利要求1所述的抗水钯基催化剂，其特征在于，所述氧化铝为γ-氧化铝；优选地，所述Pd颗粒的粒径为4.5-7.6nm；优选地，所述催化剂中Pd的含量为0.1-1.5wt％；优选地，所述掺杂剂中的Na与Pd的摩尔比为1:1-5:1；优选地，所述抗水钯基催化剂的比表面积为153-196m2/g。3.根据权利要求1或2所述的抗水钯基催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将氧化铝、钯前驱物和钠源在溶剂中混合，之后去除溶剂，得到均匀混合物；(2)将均匀混合物焙烧，得到钯主要以氧化钯形式存在的焙烧产物；(3)将焙烧产物进行还原处理，使得氧化钯还原为单质钯，得到抗水钯基催化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钯前驱物选自钯盐，优选为硝酸钯；优选地，步骤(1)所述钠源为钠盐，优选为碳酸钠；优选地，步骤(1)所述钯的前驱物中的钯占氧化铝的质量百分含量为0.05-2％，优选为1％；优选地，步骤(1)所述钠源中的钠与钯的摩尔比为1-5:1，优选为1:1。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化铝、钯前驱物和钠源在溶剂中混合，之后去除溶剂的方法包括：将钯前驱体溶于过量水中，形成钯前驱体溶液；将氧化铝和钠前驱体依次加入钯前驱物溶液中，形成固液体系，之后蒸发，再干燥；优选地，所述蒸发前先将所述固液体系搅拌均匀；优选地，所述搅拌为磁力搅拌；优选地，所述搅拌在15-35℃条件下进行；优选地，所述搅拌的时间为1-5h，优选为3h；优选地，所述蒸发选自旋转蒸发；优选地，所述旋转蒸发的旋转频率为20-200r/min，优选为60r/min；优选地，所述旋转蒸发的温度为15-60℃；优选地，所述干燥在80-120℃条件下进行，优选为100℃；优选地，所述干燥的时间为8-14h，优选为12h。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，康顺宇，邓华，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，中国科学院宁波城市环境观测研究站，
类型：发明
国别省市：福建,35