一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法，先将蜂窝陶瓷载体进行砂洗处理，再以“原位生长”的方式制备氧化铝涂层，最后在搅拌的条件下负载活性组分Pd，经过烘干和焙烧，制得Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂。相同条件下，与常规浸渍法制备的催化剂相比，本发明专利技术方法制备的催化剂具有更高的比表面积、更优的催化活性和稳定性，在空速30000～50000h‑1，甲苯浓度为2～5g/m3的条件下，催化剂上甲苯的起燃温度低于235℃，甲苯的去除率达到99％以上。

Preparation method of Pd based catalytic combustion honeycomb ceramic catalyst

The invention discloses a preparation method of Pd based catalytic combustion honeycomb ceramic catalyst. First, the honeycomb ceramic carrier is treated by sand washing, then the alumina coating is prepared in the \in situ growth\ method, and the active component Pd is loaded under the condition of agitation, and the Pd based catalytic combustion honeycomb ceramic catalysis is prepared by drying and baking. Agent. Under the same condition, the catalyst prepared by this method has higher specific surface area, better catalytic activity and stability compared with the catalyst prepared by the conventional impregnation method. The starting temperature of toluene on the catalyst is lower than 235 and the removal rate of toluene on the catalyst under the condition of 30000 ~ 50000h air velocity of 1 and the concentration of toluene from 2 to 5g/m3. Up to 99%.

【技术实现步骤摘要】
一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法
本专利技术属于负载型催化剂制备
，具体涉及一种催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法。
技术介绍
挥发性有机物(volatileorganiccompounds)是指常温下饱和蒸气压大于133Pa、常压下沸点在50～260℃之间的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。VOCs主要来自石油化工、有机化工、油漆涂料和纺织等行业，对人类的健康有较强的危害。VOCs的处理方法有很多，其中催化燃烧技术是最有效最经济的方法之一。催化燃烧属于气固两相反应，主要是催化剂表面的活性氧与VOCs的深度氧化反应，是一种较低起燃温下的无火焰燃烧，反应放热较大，同时也是一种清洁高效的燃烧技术，产物主要是二氧化碳和水蒸气。整体式催化燃烧催化剂是将催化剂和反应器紧密结合在一起的新型催化剂，与常规的颗粒状催化剂相比，催化剂床层阻力更小，压力降更低，传热和传质效果好，易于放大，因此得到了广泛的应用，尤其是蜂窝陶瓷催化燃烧催化剂。蜂窝陶瓷基体的热稳定性好，工业上应用较多的是堇青石蜂窝陶瓷载体做的催化剂，在1250℃以内不会发生结构的变化，而且与涂层的结合能力强，稳定性好。W.J.Ma等制备的Fe-Mn/堇青石催化剂，Fe和Mn的配比、负载量和焙烧温度对催化剂的性能有较大的影响，较优条件下，Fe和Mn的负载量为10％，Fe/Mn摩尔比为4:1，焙烧温度为500℃，反应温度到300℃时甲苯的转化率达到90％，该催化剂成本较低，但是催化燃烧甲苯的温度较高，而且到300℃时还不能达到99％以上的去除效果，催化剂的活性有待提高。方丽玲等人制备的涂层(氧化铈和氧化钇)量达到蜂窝陶瓷质量的10％，增加涂层量可以有效地增加比表面积，有利于催化性能的提高，但是采用多次涂覆的方式制备涂层可能使涂层与涂层之间或涂层与蜂窝陶瓷载体之间结合不够紧密，在后续加工和使用的过程中可能会造成涂层的脱落，从而降低了催化剂的活性。中国专利200510062205.3公开了一种催化燃烧催化剂，该催化剂主要是以蜂窝陶瓷为载体负载Ce-La-Mn-Zr-Ag-O复合氧化物，比通常的蜂窝陶瓷催化燃烧催化剂具有更好的催化性能，催化剂成本较低，但是该催化剂含有五种元素的复合氧化物，需要多次的浸渍-烘干步骤，制备过程比较复杂。事实上，涂层才是蜂窝陶瓷催化燃烧催化剂的真正载体，由于制备蜂窝陶瓷的温度很高(1000℃以上)，蜂窝陶瓷的比表面积非常小，而且表面光滑，不适合负载活性组分。氧化铝是使用最为普遍的涂层，可以大幅提高催化剂的比表面积。氧化铝涂层浆液的制备主要是以硝酸铝、氯化铝或拟薄水铝石为原料，其中以拟薄水铝石为铝源做涂层的性价比最高，过程简单，方便控制也有利于工业化生产。常规制备氧化铝涂层的方法是直接将蜂窝陶瓷浸泡到一定浓度的铝溶胶溶液中，铝溶胶一次性吸附到载体表面，由于载体没有经过处理内外表面光滑，与铝溶胶的作用力较弱，在后续烘干的过程中容易随着水分的蒸发而发生迁移，造成焙烧后氧化铝涂层分布不均匀的现象。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法，该方法步骤简单，实用性强，比常规方法制备的催化剂活性更高，比表面积更大，涂层和活性组分的分布更加均匀，适合大规模的生产放大。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案由下述步骤组成：1、将蜂窝陶瓷用去离子水润湿后，用粘有金刚砂的核磁管刷或移液管刷对蜂窝陶瓷的内外表面进行打磨处理，使其表面变粗糙，然后在80～100℃条件下干燥10～12小时。2、将步骤1处理后的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中，加入去离子水完全没过蜂窝陶瓷，开始搅拌，搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态，同时逐滴加入铝溶胶涂层浆液，滴加完后继续搅拌30～60分钟，然后置于烘箱中100～120℃烘干，在马弗炉中500℃焙烧，得到涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷。3、将涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中，加入去离子水完全没过蜂窝陶瓷，开始搅拌，搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态，同时逐滴加入氯化钯水溶液，滴加完后继续搅拌6～8小时，然后置于烘箱中100～120℃烘干，在马弗炉中500℃焙烧，得到Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂。上述步骤1中，所述蜂窝陶瓷为莫来石蜂窝陶瓷或堇青石蜂窝陶瓷，比表面积均小于1m2/g；所述金刚砂的颗粒大小为100～300目。上述步骤2中，所述铝溶胶涂层浆液中拟薄水铝石的质量分数为15％～25％；以蜂窝陶瓷的质量为100％计，涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷中γ-氧化铝的质量分数为1％～4％。上述步骤3中，以催化剂的质量为100％计，所述Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂中Pd含量为0.03％～0.05％。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术对蜂窝陶瓷进行打磨处理，粗糙的蜂窝陶瓷表面有利于铝溶胶在蜂窝陶瓷表面的吸附，硝酸处理蜂窝陶瓷也能够使载体表面变得粗糙，获得类似的效果，但是硝酸处理会产生大量的氮氧化物，不利于环保，而且氮氧化物消除和治理的成本较高。2、本专利技术刚开始滴加铝溶胶涂层浆液时，初始进入水溶液的铝溶胶均匀地分布在蜂窝陶瓷表面，随着滴加的继续进行，后续进入溶液的铝溶胶只有部分与之前吸附到蜂窝陶瓷表面的铝溶胶发生作用，留在了蜂窝陶瓷表面，其他的仍然在水溶液中，随着水溶液中铝溶胶的浓度增加，吸附到蜂窝陶瓷表面的铝溶胶含量也随之增加，造成了铝溶胶在蜂窝陶瓷表面缓慢“原位生长”的现象。在后续的烘干和焙烧过程中铝溶胶与蜂窝陶瓷的结合更加紧密，不易发生迁移，铝溶胶先是形成凝胶，然后形成γ-氧化铝，均匀分布在蜂窝陶瓷表面。3、由于蜂窝陶瓷的比表面积较小，对Pd离子的吸附能力较弱，因此，绝大多数的活组组分是吸附到氧化铝涂层上了，如果氧化铝涂层在蜂窝陶瓷表面分布不均匀，那么无论怎样吸附活性组分，金属Pd在催化剂的表面肯定是不能均匀分布的。本专利技术在搅拌条件下吸附活性组分，能够确保Pd离子在溶液中分布均匀，尤其是在蜂窝陶瓷孔道内部的分布，由于蜂窝陶瓷孔道较小，存在毛细管效应，液体在孔道内部的流动较慢，不利于孔道内部的氧化铝涂层对Pd离子的吸附，造成孔道内部活性组分含量相对较低的现象。搅拌能够加速活性组分在孔道内部的扩散，使得蜂窝陶瓷的内外表面具有相同的Pd离子的吸附速率，最终活性组分Pd均匀分布在内外表面上。4、本专利技术的方法操作简便，相同条件下，与常规浸渍法制备的催化剂相比，本专利技术方法制备的催化剂具有更优的催化活性和稳定性，在空速30000～50000h-1，甲苯浓度为2～5g/m3的条件下，催化剂上甲苯的起燃温度低于235℃，甲苯的去除率达到99％以上，能够为企业带来良好的经济效益。附图说明图1是沿实施例2得到的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂孔道拍的放大照片。图2是沿实施例3得到的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂孔道拍的放大照片。图3是对比例1得到的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的侧面照片。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例11、将堇青石蜂窝陶瓷用去离子水润湿后，用粘有200目金刚砂的核磁管刷对蜂窝陶瓷的内外表面进行打磨处理，使原本光滑的表面变得粗糙，然后在100℃条件下干燥12小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进后的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法，其特征在于：(1)将蜂窝陶瓷用去离子水润湿后，用粘有金刚砂的核磁管刷或移液管刷对蜂窝陶瓷的内外表面进行打磨处理，使其表面变粗糙，然后在80～100℃条件下干燥10～12小时；(2)将步骤(1)处理后的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中，加入去离子水完全没过蜂窝陶瓷，开始搅拌，搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态，同时逐滴加入铝溶胶涂层浆液，滴加完后继续搅拌30～60分钟，然后置于烘箱中100～120℃烘干，在马弗炉中500℃焙烧，得到涂覆有γ‑氧化铝的蜂窝陶瓷；(3)将涂覆有γ‑氧化铝的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中，加入去离子水完全没过蜂窝陶瓷，开始搅拌，搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态，同时逐滴加入氯化钯水溶液，滴加完后继续搅拌6～8小时，然后置于烘箱中100～120℃烘干，在马弗炉中500℃焙烧，得到Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种改进后的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法，其特征在于：(1)将蜂窝陶瓷用去离子水润湿后，用粘有金刚砂的核磁管刷或移液管刷对蜂窝陶瓷的内外表面进行打磨处理，使其表面变粗糙，然后在80～100℃条件下干燥10～12小时；(2)将步骤(1)处理后的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中，加入去离子水完全没过蜂窝陶瓷，开始搅拌，搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态，同时逐滴加入铝溶胶涂层浆液，滴加完后继续搅拌30～60分钟，然后置于烘箱中100～120℃烘干，在马弗炉中500℃焙烧，得到涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷；(3)将涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中，加入去离子水完全没过蜂窝陶瓷，开始搅拌，搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态，同时逐滴加入氯化钯水溶液，滴加完后继续搅拌6～8小时，然后置于烘箱中100～120℃烘干，在马弗炉中500℃焙烧，得到Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，张炳亮，程杰，万克柔，曾永康，曾利辉，高武，张之翔，
申请(专利权)人：西安凯立新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61