一种催化剂及其制作方法技术

一种催化剂及其制作方法，属于催化剂领域。催化剂用于通过催化燃烧以处理二甲苯废气。催化剂是一种金属复合氧化物，催化剂具有作为活性元素的钴、铈以及作为助催化元素的锶。其中，钴、铈以及锶均以氧化物的形式存在并复合为一体。本发明专利技术所提供的催化剂具有催化活性高、性能稳定的优点，且其制作成本地，易于工业化量产。

Catalyst and preparation method thereof

The invention relates to a catalyst and a preparation method thereof, belonging to the catalyst field. The catalyst is used for catalytic combustion to treat xylene waste gas. Catalyst is a kind of metal compound oxide. The catalyst has cobalt and cerium as active elements and strontium as co-catalytic elements. Among them, cobalt, cerium and strontium exist in the form of oxides and combine into one. The catalyst provided by the invention has the advantages of high catalytic activity and stable performance, and is easy to be industrialized for mass production because of its cost.

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂及其制作方法
本专利技术涉及催化剂领域，具体而言，涉及一种催化剂及其制作方法。
技术介绍
挥发性有机物(volatileorganiccompounds，VOCs)是造成光化学烟雾、雾霾和产生臭氧的重要前驱体之一。涂装、印刷、家具等行业活动在内的工业源是VOCs污染的重要来源。近年来，天津、河北、广东、上海、重庆等许多省市均展开了VOCs标准制订和污染治理的研究工作，并发布了专门的挥发性有机物排放标准，针对不同行业的特点分别规定了不同的控制限值。实现空气质量全面改善，挥发性有机物的治理和总量控制已成为环境保护的重点工作之一。VOCs末端控制技术分为回收技术和销毁技术，前者包括吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离等技术，后者包括焚烧、催化燃烧、生物氧化、低温等离子体等技术。由于VOCs所涉及的污染物种类繁多，性质各异。在高浓度、低风量含VOCs的有机废气处理工程中，催化燃烧工艺作为目前最实用的治理技术被广泛应用。催化燃烧具有起燃温度低、去除效率高的特点，但是该方法在工业化过程中的应用中仍然存在成本较大、能耗较高的缺点，并且从低温高效去除的要求来看，传统的催化燃烧技术在工业上的应用技术上还存在很大的不足，有必要从技术细节上做一些精细的改进和提高。催化燃烧技术的研究与应用已经进入一个快速发展的阶段，目前工业应用较多的为贵金属催化剂，但其具有价格昂贵，易中毒失活等缺点。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本专利技术提供了一种催化剂及其制作方法，以部分或全部地改善、甚至解决以上问题。本专利技术是这样实现的：在第一方面，本专利技术实施例的提供了一种催化剂。催化剂用于通过催化燃烧以处理二甲苯废气。催化剂是一种金属复合氧化物，且其具有作为活性元素的钴、铈以及作为助催化元素的锶。其中，钴、铈以及锶均以氧化物的形式存在并复合为一体。在第二方面，本专利技术实施例提供了一种前述催化剂的制作方法。制作方法包括：述制作方法包括：使分散液中的钴、铈以及锶一并以氢氧化物沉淀形式析出，以获得沉淀物；烧结以使沉淀物脱水形成氧化物的复合体。有益效果：本专利技术实施例提供的催化剂具有制备工艺简单，原料来源(非贵金属)广泛的优点，因此可以很好地降低制作成本，易于扩大规模进行工业生产。另外，催化剂的催化活性高、稳定性好(主要表现为热稳定性)可以有效地催治理二甲苯废气污染。催化剂的催化燃烧二甲苯活性高，例如在247℃可达到90％的转化率，325℃完全氧化成二氧化碳和水。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例1、2、3、4、5中所制备催化剂的X射线衍射(XRD)图；图2示出了本专利技术实施例1、2、3、4、5中所制备催化剂的活性评价曲线；图3为本专利技术实施例3中所制备催化剂在300℃进行试验的热稳定性曲线。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本专利技术实施例提供的催化剂能够被用于通过催化燃烧以处理二甲苯废气。其也可以作为其他VOCs的催化剂使用，但是，在作为处理二甲苯废气时具有更突出的优势。本实施例中，催化剂是一种CoOx-SrO-CeO2三组分金属复合氧化物。其中的CoOx通常的形式为Co3O4。其中，氧化铈由过渡金属和其他元素(本专利技术实施例中为锶)掺杂后，其获得了高的催化活性。其中，掺杂元素能够在氧化铈中造成更多的缺陷位和氧空位，从而提高氧化铈的催化活性。以下针对本专利技术实施例的一种催化剂及其制作方法进行具体说明：催化剂是一种金属复合氧化物，由多种混合的金属氧化物构成。催化剂具有作为活性元素的钴、铈以及作为助催化元素的锶，且钴、铈、锶均以氧化物的形式存在。其中，钴、铈以及锶以氧化物的形式存在并复合为一体。在催化剂中，主要以碱土金属(Si，主要以SrO形式存在)掺杂改性的稀土金属(铈Ce，主要以氧化物CeO2形式存在)作为载体，负载过渡金属(钴Co，主要以Co3O4形式存在)。过渡金属氧化物(Co3O4)和稀土金属氧化物(CeO2)作为活性组分，能够降低了贵金属的使用，同时也可以减少稀土金属的消耗。掺杂Sr后降低了Co3O4和CeO2的结晶度，提高了Co3O4和CeO2的抗烧结性能，同时还提高了CeO2和Co3O4的相互作用，使催化剂表现出较好的催化燃烧热稳定性。作为一种优选示例，在催化剂中，铈和钴的摩尔比为2.04:1。相应地，锶的用量为钴和铈重量的3～10％，优选为4～8％、更优选为5～6％，进一步优选为7％。实践中，当铈和钴的摩尔比为2.04:1，且锶的用量为钴和铈重量的7％时，催化剂表现除了优异的二甲苯催化活性。在另一方面，本实施例还提供了一种上述催化剂的制作方法。本实施例中，通过简单的化学沉淀法将活性组分和助剂结合在一起，提高了活性组分的相互作用和分散性，并且通过烧结使各活性组分和助剂以高催化活性的形式存在。制作方法包括：S101、使分散液中的钴、铈以及锶一并以氢氧化物沉淀形式析出，以获得沉淀物。正如前述，本实施例中，采用化学沉淀法将活性组分和助剂结合在一起，以提高活性组分的相互作用和分散性。因此，基于原料来源、成本以及工艺的简便易行考虑，在本专利技术实施例中，通过使各活性组分和助剂在水溶液中沉淀来实现。即，使钴、铈以及锶在分散液中以氢氧化物沉淀析出所采用的沉淀剂为氨水。优选地，氨水的浓度为25～28％。当然，沉淀剂除了采用氨水还可以使用其他类型的碱，可以选择无机碱。作为优选的方案，使钴、铈以及锶在分散液中以氢氧化物沉淀析出的步骤中，使分散液的温度保持在70℃、pH值为9.5～10.5。通过加热的条件下控制pH值可以使各组分更快、更彻底地水解。另外，为了使各沉淀物充分混合，通过搅拌将是有利的操作方式。即，在沉淀过程中，分散液还处于搅拌状态。优选地，搅拌时间为2小时。进一步优选地，搅拌后，还静置5小时，使充分沉淀的各种沉淀物质结合为一体。前述的分散液可以通过各种适当的方式来实现，例如，分散液是由钴的前驱体、锶的前驱体以及铈的前驱体在溶剂中溶解形成的。优选地，在本实施例中，溶剂为水，相应地钴的前驱体选择为钴的水溶性盐及其水合物，铈的前驱体选择为铈的水溶性盐及其水合物，锶的前驱体选择为锶的水溶性盐及其水合物。一种较佳且可替代示例中，钴的前驱体为Co(NO3)2·6H2O，锶的前驱体Sr(NO3)2，铈的前驱体为Ce(NO3)3·6H2O。为了控制最终所制得催化剂的性能，在调节钴的前驱体、锶的前驱体、铈的前驱体用量的同时，控制分散液中Sr2+、Co2+、Ce3+的总浓度为0.1mol/L。S102、烧结以使沉淀物脱水形成氧化物的复合体。本实施例中，烧结沉淀物的方法包括在温度为110℃的条件下预热12小时，然后再在550℃条件下烧结3小时，优选地，在烧结沉淀物之前，用水冲洗沉淀物至洗脱液的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂，用于通过催化燃烧以处理二甲苯废气，其特征在于，所述催化剂是一种金属复合氧化物，所述催化剂具有作为活性元素的钴、铈以及作为助催化元素的锶，其中，钴、铈以及锶均以氧化物的形式存在并复合为一体。

【技术特征摘要】
1.一种催化剂，用于通过催化燃烧以处理二甲苯废气，其特征在于，所述催化剂是一种金属复合氧化物，所述催化剂具有作为活性元素的钴、铈以及作为助催化元素的锶，其中，钴、铈以及锶均以氧化物的形式存在并复合为一体。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，在所述催化剂中，锶的用量为钴和铈重量的3～10％。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，在所述催化剂中，铈和钴的摩尔比为2.04:1。4.一种如权利要求1～3中任意一项所述的催化剂的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：使分散液中的钴、铈以及锶一并以氢氧化物沉淀形式析出，以获得沉淀物；烧结以使所述沉淀物脱水形成氧化物的复合体。5.根据权利要求4所述的催化剂的制作方法，其特征在于，钴、铈以及锶在分散液中以氢氧化物沉淀析出所采用的沉淀剂为氨水，优选地，氨水的浓度为25～28％。6.根据权利要求5所述的催化剂的制作方法，其特征在于，使钴、铈以及锶在分散液中以氢氧化物沉淀析出的步骤中，使分散液的温度保持在70℃、pH值为9.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：楚英豪，郭家秀，尹华强，岑望来，冯欣怡，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51