一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂及其制备方法与应用。该方法为：将Me前驱体、V前驱体、A前驱体溶解于热水中，加入草酸后，负载于TiO

A transition metal composite catalyst for purifying organic waste gas from coal combustion and its preparation and Application

The invention discloses a transition metal composite catalyst for purifying organic waste gas from coal combustion and a preparation method and application thereof. The method is as follows: dissolve me precursor, V precursor and a precursor in hot water, add oxalic acid, and load on TiO

【技术实现步骤摘要】
一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂及其制备方法与应用
本专利技术属于环境功能材料
，具体涉及一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂的制备方法及其在燃煤烟气以及含硫、含氮、含氨废气中有机物催化氧化等大气环境污染治理中的应用。
技术介绍
燃煤过程产生的有机污染物其排放浓度低，但组分复杂，总量大、毒性高，对生态环境构成重大威胁。按处理方式不同，有机污染物控制技术可分为两大类：回收技术和销毁技术，它们分别应用于不同的场合。对于高浓度或比较昂贵的具有回收价值的，宜采用回收技术加以回收利用；而对于中低浓度（<1000ppm）的来说，将其降解、销毁是较好的治理办法，常见的销毁技术主要有催化氧化法、光催化降解、生物法、电晕法、等离子体技术等。其中，催化氧化技术目前应用最为广泛。目前，国内外有关有机污染物的研究主要针对工业源排放、室内有机污染物等，燃煤烟气成分复杂、烟气量大，含尘量高、SO2、NOx及NH3等含量高，无法直接应用现有工业源催化氧化催化剂，亟待开发针对燃煤烟气中有机污染物的催化氧化新材料。本专利技术针对燃煤烟气的特性，开发出了一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合，该催化剂具有宽温度窗口，高的COx选择性和稳定性。本专利技术为燃煤烟气及含硫、含氮、含氨废气中有机污染物的催化氧化材料的制备提供了新的思路和方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂的简易制备方法，应用于在燃煤烟气及含硫、含氮、含氨中有机物等大气环境污染治理中。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂的制备方法，将Me前驱体、V前驱体、A前驱体溶解于热水中，加入草酸后，负载于TiO2上，得到用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂；所述Me前驱体为过渡金属前驱体；所述V前驱体为偏钒酸铵；所述A前驱体为钨或钼前驱体。上述制备方法具体包括以下步骤：（1）V和A前驱体的溶解：将V前驱体和A前驱体加入去离子水充分混合，置于集热式恒温磁力搅拌器中恒温充分搅拌使其溶解，在搅拌状态下加入草酸前驱体，超声后继续恒温强力搅拌，制备成混合前驱体溶液；所述A前驱体为钨酸铵或钼酸铵；所述V前驱体为偏钒酸铵；（2）Me前驱体的溶解：在搅拌状态下加入Me前驱体，超声后继续恒温强力搅拌，制备成混合前驱体溶液；所述Me前驱体包括硝酸锰、硝酸铈、硝酸铜、硝酸钴或硝酸铁；（3）TiO2的前处理：将作为催化剂载体的TiO2在真空干燥箱中干燥后取出，冷却至室温待用；所述TiO2质量为1~5g；（4）MeOx-V2O5-AO3/TiO2催化剂的制备：在搅拌状态下加入上述烘干的载体的TiO2，继续恒温强力搅拌至蒸干，经真空干燥箱干燥、研磨、煅烧后，得到MeOx-V2O5-AO3/TiO2粉末催化剂；将MeOx-V2O5-AO3/TiO2粉末催化剂在压片机设定压强下压片，过筛，得40-60目的催化剂。上述方法中，步骤（1）中，所述偏钒酸铵的添加量占催化剂质量的0.5%~5%；所述A前驱体的添加量占催化剂质量的1%~10%；所述去离子水体积为10~100mL；所述草酸的添加量为0.5~1.5g；步骤（2）中，所述Me前驱体的添加量占催化剂质量的1%~30%。上述方法中，步骤（1）、（2）、（4）中，所述的集热式恒温磁力搅拌器的搅拌温度为50~80℃，搅拌时间为20~120min，搅拌速率为400~500r/min；所述的超声时间为30~120min。上述方法中，步骤（3）中，所述真空干燥箱温度为100~120℃，干燥时间为12-24h。上述方法中，步骤（4）中，所述干燥温度为100~120℃，干燥时间为12~24h；所述的煅烧温度为250~550℃，煅烧时间为3~6h，升温速率为1~5℃/min。上述方法中，所述煅烧具体方法为：升温程序为先以2~5℃/min的速率从室温升至250~350℃，在250~350℃恒温60~120min，再以2~5℃/min的速率升至350~550℃，恒温3~6h，最后以1~10℃/min速率降至室温。上述方法中，步骤（4）中，所述的压片机压力为10-15MpA，稳定时间为1-3min。一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂应用于燃煤烟气及含硫、含氮、含氨废气中有机废气的催化氧化的大气污染控制领域。本专利技术将Me(过渡金属)前驱体、V前驱体、A(钨酸铵或钼酸铵)前驱体溶解于热水中，加入草酸后，负载于TiO2上，分别制备得到用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂。该催化剂具有大比表面积、高活性、宽温度窗口且在在燃煤烟气及含硫、含氮、含氨中有机物等大气环境污染治理中具有高的氧化性能。与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：（1）本专利技术采用的制备方法简单易行，活性组分可在较大范围内进行调控，锰、铈、铜、钴、铁、钒、钨和钼可以较好的在TiO2载体上分散。（2）本专利技术首次将锰、铈、铜、钴、铁、钒、钨和钼负载于TiO2上用于燃煤烟气中有机废气催化氧化，且在较宽的温度窗口下表现出优异的活性及高COx选择性。该催化剂能够广泛应用于燃煤烟气及含硫、含氮、含氨中有机物等大气环境污染治理中。附图说明图1是本专利技术CuOx-V2O5-WO3/TiO2催化剂的XRD图；图2A为CuOx-V2O5-WO3/TiO2催化剂对甲苯催化氧化降解的活性评价图；图2B为CuOx-V2O5-WO3/TiO2催化剂对甲苯催化氧化的COx选择性评价图图3A是本专利技术CuOx-V2O5-MoO3/TiO2催化剂在模拟燃煤烟气条件下对甲苯催化氧化的活性与选择性评价图。图3B是本专利技术CuOx-V2O5-MoO3/TiO2催化剂在模拟燃煤烟气条件下对甲苯催化氧化的活性与选择性评价图。图4A是本专利技术CuOx-V2O5-WO3/TiO2催化剂在模拟燃煤烟气条件下对甲苯催化氧化的活性24小时稳定性评价图。图4B是本专利技术CuOx-V2O5-WO3/TiO2催化剂在模拟燃煤烟气条件下对甲苯催化氧化的选择性的24小时稳定性评价图。图4C是本专利技术CuOx-V2O5-WO3/TiO2催化剂在模拟燃煤烟气条件下对甲苯催化氧化的以总烃计算的的24小时活性稳定性评价图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步地具体详细描述，但本专利技术的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。实施例1CuOx-V2O5-WO3/TiO2的制备：（1）V和W前驱体的溶解：将0.0458g的V前驱体偏钒酸铵、0.1654g的W前驱体钨酸铵，加入到20mL去离子水中充分混合，置于集热式恒温磁力搅拌器中恒温充分搅拌30min使其溶解，在搅拌状态下加入0.8g草酸前驱体，超声60min后继续恒温强力搅拌，制备成混合前驱体溶液。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂的制备方法，其特征在于，将Me前驱体、V前驱体、A前驱体溶解于热水中，加入草酸后，负载于TiO

【技术特征摘要】
1.一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂的制备方法，其特征在于，将Me前驱体、V前驱体、A前驱体溶解于热水中，加入草酸后，负载于TiO2上，得到用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂；所述Me前驱体为过渡金属前驱体；所述V前驱体为偏钒酸铵；所述A前驱体为钨或钼前驱体。


2.根据权利要求1所述的一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合催化剂的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
（1）V和A前驱体的溶解：
将V前驱体和A前驱体加入去离子水充分混合，置于集热式恒温磁力搅拌器中恒温充分搅拌使其溶解，在搅拌状态下加入草酸前驱体，超声后继续恒温强力搅拌，制备成混合前驱体溶液；
所述A前驱体为钨酸铵或钼酸铵；所述V前驱体为偏钒酸铵；
（2）Me前驱体的溶解：
在搅拌状态下加入Me前驱体，超声后继续恒温强力搅拌，制备成混合前驱体溶液；所述Me前驱体包括硝酸锰、硝酸铈、硝酸铜、硝酸钴或硝酸铁；
（3）TiO2的前处理：
将作为催化剂载体的TiO2在真空干燥箱中干燥后取出，冷却至室温待用；所述TiO2质量为1~5g；
（4）MeOx-V2O5-AO3/TiO2催化剂的制备：
在搅拌状态下加入上述烘干的载体的TiO2，继续恒温强力搅拌至蒸干，经真空干燥箱干燥、研磨、煅烧后，得到MeOx-V2O5-AO3/TiO2粉末催化剂；将MeOx-V2O5-AO3/TiO2粉末催化剂在压片机设定压强下压片，过筛，得40-60目的催化剂。


3.根据权利要求2所述的一种用于净化燃煤有机废气的过渡金属复合的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述偏钒酸铵的添加量占催化剂质量的0.5%~5%；所述A前驱体的添加量占催化剂质量的1%~10%；所述去离子水体积为10~100mL；所述草酸的添加量为0.5~1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡芸，肖高飞，李剑晗，郭梓洋，王俊，程源璟，熊涛，刘雨奇，付名利，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44