一种催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂及其制备方法。本发明专利技术的催化剂是包含Co，Fe和Al三种金属元素的复合氧化物，其中，n（Co）/n（Al+Fe）=1:1~6:1，n（Al）/n（Fe）=2:1~10:1，通过调节三种金属的相对含量，调控催化剂的结构与活性。本发明专利技术将Fe

A ternary composite oxide catalyst for catalytic combustion of VOCs and its preparation method

The invention belongs to the technical field of catalyst preparation, in particular to a ternary composite oxide catalyst for catalytic combustion of VOCs and a preparation method thereof. The catalyst of the present invention is a composite oxide containing three metal elements, Co, Fe and Al. Among them, n (Co)/n (Al+Fe) = 1:1-6:1, n (Al)/n (Fe) = 2:1-10:1, the structure and activity of the catalyst can be regulated by adjusting the relative content of the three metals. The invention will iron

【技术实现步骤摘要】
一种催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂及其制备方法
本专利技术属于催化剂制备
，具体涉及一种催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂及其制备方法。
技术介绍
世界卫生组织于1989年对挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds，简称VOCs)作了如下的定义：挥发性有机物是指沸点在50℃～250℃，室温下饱和蒸汽压大于13.33Pa，易蒸发进入大气的有机化合物。此类挥发性有机化合物是空气中最常见的有机污染物，随着我国工业的日益发展，VOCs的排放与日俱增，产品生产、废物处理、交通运输、燃料燃烧等都会产生VOCs。VOCs排放量的增加给环境带来了巨大的危害，同时也直接或间接地危害人体健康，因此有效治理与消除VOCs对改善大气环境具有重要的研究意义。目前VOCs的污染控制技术大体分为两大类：回收技术和降解技术，其中降解技术中的催化燃烧法是目前最常用的技术之一。由于催化燃烧法的起燃温度低、处理效率高、二次污染少、安全性系数高，因此无论从经济还是环保方面来说，催化燃烧技术已经在VOCs消除方面成为目前最有应用前景的方法之一。催化燃烧技术的核心在于催化剂的性能，它在对VOCs去除效率方面具有决定性的意义。目前，国内外VOCs催化燃烧技术所使用的催化剂主要分为：负载型贵金属催化剂、非贵金属氧化物催化剂。贵金属催化剂如Pt、Pd等在VOCs催化燃烧中表现出较高的催化活性，但是贵金属的资源稀少、价格高昂，这就促使人们把目光投向非贵金属催化剂的研制与开发上，以实现催化效果与经济性的较好统一。据研究发现，非贵金属催化剂中的CoAl类尖晶石复合氧化物催化剂在VOCs催化氧化中表现出优越的活性，但是CoAl类尖晶石复合氧化物常用的制备方法为共沉淀法：先制备出CoAl水滑石，再焙烧得到复合氧化物，制备方法繁琐，操作过程所需时间较长，制备方法化冗为简是目前继提高催化剂活性的另一个亟待解决的问题。
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，提供了一种催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂及其制备方法。本专利技术将Fe2+掺杂进CoAl尖晶石中，能够利用金属间的协同作用提高催化剂的催化性能，且制备方法简单，步骤易于操作，可降低工业化运作成本，制备的催化剂的低温VOCs起燃活性突出、转化效率高，且具有良好的热稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂及其制备方法，其特征在于，所述三元复合氧化物型催化剂及其制备方法具有以下特征：一种催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂，所述催化剂是包含Co，Fe和Al三种金属元素的复合氧化物，其中，n(Co)/n(Al+Fe)＝1:1～6:1，n(Al)/n(Fe)＝2:1～10:1，通过调节三种金属元素的相对含量，调控催化剂的结构与活性。所述的催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂的制备方法为球磨-微波串联法，包括以下步骤：(1)将钴源，铁源，铝源，沉淀剂和表面活性剂按一定的比例配制，然后置于球磨机中进行机械混合；(2)待混合均匀后转移至微波反应管中，然后在60～90℃微波合成仪中反应10～30min，待反应结束后冷却，将得到的初产物进行抽滤；(3)将抽滤后的初产物在80～120℃干燥12～24h，得到钴铁铝三元类水滑石，并以1～5℃/min的升温速率升至500～800℃进行焙烧3～6h，经研磨、压片、筛分获得直径为0.3～0.6mm的颗粒，即为三元复合氧化物型催化剂成品。所述钴源为六水合硝酸钴、四水合醋酸钴或六水合氯化钴；所述铁源为九水合硝酸铁或氯化铁；铝源为九水合硝酸铝、十六水合硫酸铝或拟薄水铝石。所述沉淀剂为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠；所述表面活性剂为F127、CTAB或FC-4。所述的钴铁铝水滑石中n(Co)/n(沉淀剂)＝0.5～2，m(表面活性剂)＝0.5～1.5g。所述机械混合采用球磨机进行混合，球磨机的转速为200～400rpm，混合时间为30～90min。将上述的三元复合氧化物型催化剂应用于催化燃烧VOCs中。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：(1)专利技术所制备的钴铁铝类水滑石为复合氧化物的前驱体，反应过程中只需少量的溶剂，绿色环保，制备方法步骤简单易行、快捷高效。(2)本专利技术的原料低毒且廉价易得，能够大量合成所需的水滑石，产率高，可降低工业化运作成本；(3)本专利技术所制备的钴铁铝类水滑石经焙烧后比表面积大，孔道均匀，有利于气体传质，从而提高了催化活性。下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。具体实施方式实施例1：按照n(Co)/n(Al+Fe)＝1:1，n(Al)/n(Fe)＝3:1称取5.821gCo(NO3)2·6H2O、5.627gAl(NO3)3·9H2O、1.213gFe(NO3)3·6H2O、4.239gNa2CO3和0.5gF127，并置于球磨机中以260rpm/min进行机械混合60min，待混合均匀后用20mL去离子水冲洗后转移至微波反应管中，在70℃微波合成仪中保持20min得到初产物，将初产物进行抽滤，80℃干燥24h后得到钴铁铝三元类水滑石，以2℃/min的升温速率升至600℃高温焙烧4h，经研磨、压片、筛分获得直径为0.3～0.6mm、平均孔径为4.89nm、比表面积为176m2/g的催化剂颗粒，记作催化剂A，用于催化VOCs燃烧。实施例2：按照n(Co)/n(Al+Fe)＝2:1，n(Al)/n(Fe)＝4:1称取5.821gCo(NO3)2·6H2O、5.043gAl2(SO4)3·16H2O、0.484gFe(NO3)3·9H2O、3.358gNa2CO3和0.8gCTAB，并置于球磨机中以300rpm/min进行机械混合50min，待混合均匀后用20ml去离子水冲洗后转移至微波反应管中，在80℃微波合成仪中保持15min得到初产物，将初产物进行抽滤，100℃干燥16h后得到钴铁铝三元类水滑石，以3℃/min的升温速率升至700℃高温焙烧5h，经研磨、压片、筛分获得直径为0.3～0.6mm、平均孔径为5.07nm、比表面积为188m2/g的催化剂颗粒，记作催化剂B，用于催化VOCs燃烧。实施例3：按照n(Co)/n(Al+Fe)＝3:1，n(Al)/n(Fe)＝7:3称取5.709gCoCl2·6H2O、1.951gAl(NO3)3·9H2O、0.389gFeCl3、2.399gNa2CO3和1.0gF127置于球磨机中，以350rpm/min进行机械混合40min，待混合均匀后用20ml去离子水冲洗后转移至微波反应管中，在90℃微波合成仪中保持10min得到初产物，将初产物进行抽滤，120℃干燥12h后得到钴铁铝三元类水滑石，以3℃/min的升温速率升至500℃高温焙烧6h，经研磨、压片、筛分获得直径为0.3～0.6mm、平均孔径为6.34nm、比表面积为157m2/g的催化剂颗粒，记作催化剂C，用于催化VOCs燃烧。实施例4：按照n(Co)/n(Al+Fe)＝4:1，n(Al)/n(Fe)＝5:1称取6.841gCoC2O4·4H2O、2.813gAl(NO3)3·9H2O、0.363gFe(NO3)3·9H2O、3.8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂，其特征在于，所述催化剂是包含Co，Fe和Al三种金属元素的复合氧化物，其中，n（Co）/n（Al+Fe）=1:1~6:1，n（Al）/n（Fe）=2:1~10:1，通过调节三种金属元素的相对含量，调控催化剂的结构与活性。

【技术特征摘要】
1.一种催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂，其特征在于，所述催化剂是包含Co，Fe和Al三种金属元素的复合氧化物，其中，n（Co）/n（Al+Fe）=1:1~6:1，n（Al）/n（Fe）=2:1~10:1，通过调节三种金属元素的相对含量，调控催化剂的结构与活性。2.根据权利要求1所述的催化燃烧VOCs的三元复合氧化物型催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为球磨-微波串联法，包括以下步骤：（1）将钴源，铁源，铝源，沉淀剂和表面活性剂按一定的比例配制，然后置于球磨机中进行机械混合；（2）待混合均匀后转移至微波反应管中，然后在60~90℃微波合成仪中反应10~30min，待反应结束后冷却，将得到的初产物进行抽滤；（3）将抽滤后的初产物在80~120℃干燥12~24h，得到钴铁铝三元类水滑石，并以1~5℃/min的升温速率升至500~800℃进行焙烧3~6h，经研磨、压片、筛分获得直径为0.3~0.6mm的颗粒，即为三元复合氧化物型...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁德祥，周刚，
申请(专利权)人：江苏新沃催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32