一种整体式催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种整体式催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备类水滑石泥浆；(2)将类水滑石泥浆与水、粘结剂混合得到涂覆浆料；(3)将涂覆浆料均匀地涂覆在载体上，对涂覆后的载体进行干燥、煅烧，从而获得整体式催化剂。上述整体式催化剂的制备方法能够克服制备过程中催化剂团聚的问题，从而获得较高的催化活性，制备工艺简单、高效。

Preparation of a monolithic catalyst

The invention discloses a preparation method of monolithic catalyst, which comprises the following steps: (1) preparing hydrotalcite-like slurry; (2) mixing hydrotalcite-like slurry with water and binder to obtain coating slurry; (3) uniformly coating the coating slurry on the carrier, drying and calcining the coated carrier to obtain monolithic catalyst. The preparation method of the monolithic catalyst can overcome the problem of catalyst agglomeration in the preparation process, thus obtaining higher catalytic activity, and the preparation process is simple and efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种整体式催化剂的制备方法
本专利技术属于环境功能材料、环境催化和环境保护
，具体涉及一种整体式催化剂的制备方法。
技术介绍
随着全球经济的快速发展，工业化和城市化进程的加速，能源和环境问题日益突出。酸雨和光化学烟雾等现象的频繁发生都表明我国现在的大气污染的态势严峻。因此，针对目前污染物排放引起的一系列大气环境污染问题，有效地控制污染物的排放量，明显改善生态环境质量，具有非常迫切的实际需求和现实意义。污染物控制技术也成为一个研究的热点。例如，污染物中氮氧化物(NOx)主要来源是机动车尾气和固定源燃料燃烧过程产生的废气即烟气。污染物中挥发性有机污染物(VOCs)指挥发性的碳氢化合物及其衍生物等有毒有机气体，部分已被列为致癌物。目前烟气脱硝的方法主要有选择性非催化还原法(SNCR)和选择性催化还原法(SCR)。SCR由于脱硝效率高，技术较成熟而得到广泛的应用。选择性催化还原法(SelectiveCatalyticReduction，SCR)技术是指NOx在氧存在的条件下采用碳氢化合物(HC)、氨气(NH3)等还原性气体在催化剂作用下被选择性还原成N2，该技术具有转化率高、选择性好、实用性强等特点，故备受人们的重视。该技术最早于1978年在日本实现了工业化。由于SCR脱硝率高，去除NOx的能力可达90％以上。SCR可应用于电厂，工业锅炉，燃气锅炉，内燃烧发动机，化工厂以及炼钢厂，可获得较高的NOx转化率。在(VOCs)控制方面，催化燃烧技术应用较为广泛，催化燃烧实际上为完全的催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中的有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O等。由于催化燃烧技术为无火焰燃烧，安全性好，要求的燃烧温度低，大部分烃类和CO在300-450℃之间即可完成反应，故辅助燃料消耗少；对可燃组分浓度和热值限制较小，因此催化燃烧技术己成为净化含碳氢化合物废气的有效手段之一。在众多的污染物控制技术中，最关键的问题就是催化剂的研发，在一定的反应温度，催化剂通过降低氧化还原反应的活化能，从而使污染物能够更高效的转化为环境友好型物质。可以看出催化剂的性能对于整个反应过程中起到至关重要的作用。但是，目前商业化的钒基催化剂，贵金属催化剂等仍存在较多的不足，例如应用成本高，催化剂的反应温度窗口较窄，适用于较高的反应温度，还有一个就是催化剂团聚的问题，在整体式催化剂的现有制备方法中，通常将催化剂粉末与一定量的水、粘结剂在一定的比例下配成涂覆的浆料，再进行浸渍涂覆，从而获得整体式催化剂。然而，在得到催化剂粉末的过程中，需要经过干燥处理，再将其研磨得到催化剂粉末，这一过程中的干燥处理会造成催化剂团聚，因此影响整体式催化剂性能。其中，类水滑石，是一种具有层状结构、层板金属元素可调控性和层间阴离子可交换性特点的阴离子型层状材料。由于其组成和结构的可调变性以及由此导致的多功能性，使得类水滑石成为一类具有广阔研究前景的新型材料被广泛应用于催化、吸附和生物等诸多领域。但是类水滑石这种材料的应用存在一个普遍的问题，即类水滑石在干燥的过程中极易发生团聚，从而影响以类水滑石为前驱体的整体式催化剂的活性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种整体式催化剂的制备方法，用于解决整体式催化剂制备过程中催化剂团聚的问题，从而获得较高的催化活性。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种整体式催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备类水滑石泥浆；(2)将类水滑石泥浆与水、粘结剂混合得到涂覆浆料；(3)将涂覆浆料均匀地涂覆在载体上，对涂覆后的载体进行干燥、煅烧，从而获得整体式催化剂。所述的制备方法，所述载体为堇青石载体。所述的制备方法，所述类水滑石泥浆为类水滑石和水的混合物，含水率为20％～90％。所述的制备方法，所述涂覆浆料中各组分的质量比为类水滑石：水：粘结剂＝2～20:15～60:1～27。所述的制备方法，所述整体式催化剂用于选择性催化还原氮氧化物，所述涂覆浆料中各组分的质量比为类水滑石：水：粘结剂＝5～20:30:1～12，更优选的质量比为类水滑石：水：粘结剂＝20:30:9。所述的制备方法，所述整体式催化剂用于催化氧化挥发性有机污染物，所述涂覆浆料中各组分的质量比为类水滑石：水：粘结剂＝5～20:30:1～27，更优选的质量比为类水滑石：水：粘结剂＝10:30:9。所述的制备方法，步骤(1)具体为：(i)将分别含有二价和三价金属阳离子的前驱体物质混合配成前驱体溶液；(ii)将前驱体溶液加到碱性溶液中得到混合溶液，并控制混合溶液的pH值，将混合溶液老化；(iii)对老化后的混合溶液不断地进行固液分离和洗涤至中性，即制得类水滑石泥浆。优选地，步骤(ii)中，所述混合溶液的pH值控制在8～12范围内，老化温度为30～200℃，老化时间大于2小时。所述的制备方法，所述粘结剂为铝溶胶、硅溶胶和水玻璃中的一种或两种以上的混合物。所述的制备方法，步骤(3)中，涂覆进行一次，涂覆过程为：将载体投入涂覆浆料中进行浸渍涂覆1～20min，涂覆之后将载体取出，用气枪或者气瓶里释放的压缩气体除去载体孔道中残余浆料，直至载体孔道通畅。所述的制备方法，步骤(3)中，涂覆进行多次，后一次的涂覆要在对上一次的涂覆后的载体进行干燥后进行，每一次的涂覆过程为：将载体投入涂覆浆料中进行浸渍涂覆1～20min，涂覆之后将载体取出，用气枪或者气瓶里释放的压缩气体除去载体孔道中残余浆料，直至载体孔道通畅。所述的制备方法，步骤(3)中，干燥的温度为30～120℃，干燥时间大于1h，煅烧温度为300～700℃，煅烧时间为3～6h。本专利技术通过上述技术方案，将催化剂前驱体——类水滑石泥浆先与水、粘结剂混合得到涂覆浆料，然后将涂覆浆料均匀地涂覆在载体上，再对涂覆后的载体进行干燥、煅烧，从而获得整体式催化剂，解决了整体式催化剂制备过程中催化剂团聚的问题，从而获得较高的催化活性，制备工艺简单、高效。附图说明图1.本专利技术制备的Cu4Al1O5.5整体式催化剂与传统方法制备的Cu4Al1O5.5整体式催化剂的涂覆率对比图图2.本专利技术制备的Cu4Al1O5.5整体式催化剂与传统方法制备的Cu4Al1O5.5整体式催化剂的性能对比图具体实施方式本专利技术提供了一种整体式催化剂的制备方法，该方法解决了整体式催化剂制备过程中催化剂团聚而导致催化剂的活性降低的现象。鉴于目前整体式催化剂在脱硝和VOCs领域的广泛应用，本专利技术提供的整体式催化剂的制备方法在脱硝技术NH3-SCR和VOCs催化燃烧的应用中进行展开。具体的实施方式以Cu4Al1O5.5和Cu3Fe1O4.5整体式催化剂的制备方法为例。实验过程中，还发现涂覆浆料的组分配比以及涂覆的次数对整体式催化剂的性能具有较大的影响，由此分别对Cu4Al1O5.5和Cu3Fe1O4.5整体式催化剂的制备过程中涂覆浆料中各组分的比例以及涂覆的次数进行了研究。载体具体选为堇青石载体，其网眼数目为200～400目。实施例1.Cu4Al1O5.5整体式催化剂Cu4Al1O5.5整体式催化剂的制备方法如下：步骤(1)，将分别含有二价和三价金属阳离子的前驱体物质混合配成前驱体溶液；将前驱体溶液加到碱性溶液中得到混合溶液，并控制混合溶液的pH值，将混合溶液老化；对老化后的混合溶液不断地进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种整体式催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备类水滑石泥浆；(2)将类水滑石泥浆与水、粘结剂混合得到涂覆浆料；(3)将涂覆浆料均匀地涂覆在载体上，对涂覆后的载体进行干燥、煅烧，从而获得整体式催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种整体式催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备类水滑石泥浆；(2)将类水滑石泥浆与水、粘结剂混合得到涂覆浆料；(3)将涂覆浆料均匀地涂覆在载体上，对涂覆后的载体进行干燥、煅烧，从而获得整体式催化剂。2.如权利要求1所述的制备方法，所述载体为堇青石载体。3.如权利要求1所述的制备方法，所述类水滑石泥浆为类水滑石和水的混合物，含水率为20％～90％。4.如权利要求1所述的制备方法，所述涂覆浆料中各组分的质量比为类水滑石：水：粘结剂＝2～20:15～60:1～27。5.如权利要求1所述的制备方法，所述整体式催化剂用于选择性催化还原氮氧化物，所述涂覆浆料中各组分的质量比为类水滑石：水：粘结剂＝5～20:30:1～12，更优选的质量比为类水滑石：水：粘结剂＝20:30:9；或者所述整体式催化剂用于催化氧化挥发性有机污染物，所述涂覆浆料中各组分的质量比为类水滑石：水：粘结剂＝5～20:30:1～27，更优选的质量比为类水滑石：水：粘结剂＝10:30:9。6.如权利要求1所述的制备方法，步骤(1)具体为：(i)将分别含有二价和三价金属阳离子的前驱体物质混合配成前驱体溶液；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，阎清华，邱蕾，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11