一种钌基催化剂、其制备方法及其应用技术

本申请公开了一种钌基催化剂，所述钌基催化剂包括载体和活性组分；所述活性组分包括活性金属元素；所述活性金属元素为Ru；所述载体为TiO

A ruthenium based catalyst, its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种钌基催化剂、其制备方法及其应用
本申请涉及一种钌基VOCs净化催化剂及其制备方法，属于催化剂及能源环境领域。
技术介绍
VOCs为沸点在50-260℃、室温下饱和蒸汽压大于133.322Pa的有机化合物。依据VOCs官能团不同分为苯类、醇类、酮类、酚类、醛类、醚类、脂类、酸类、烷烃、烯烃、胺类、卤代烃12类。VOCs污染对环境的严重危害和对人类健康的严峻威胁，其问题已引起普遍关注，对VOCs的净化处理已迫在眉睫，但由于不同种类VOCs官能团的不同导致同一催化剂对不同种类VOCs催化活性存在较大差异。工业排放量最大的物质为三苯类(苯、甲苯、二甲苯)和卤代烃类，三苯物质和卤代烃同时也是高毒性的物质，多种挥发性卤代烃被认为具有“三致效应”(致癌、致畸、致突变)或可疑“三致效应”。因此，制备对卤代烃及苯类催化活性都较高，且抗中毒的催化剂有一定的意义。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种钌基催化剂，该催化剂，降低成本，催化活性高、催化稳定性强、可用于不同种类VOCs催化燃烧。贵金属催化剂具有起燃温度低、燃烧完全、副产物少等优点，但贵金属铂钯价格较高，相对而言，钌成本较低。贵金属钌能将表面Cl/Br物种以HCl/HBr和Cl2/Br2形式从表面移除，因此对卤代烃催化活性较高且有一定的抗中毒性能。Ru与金红石型氧化钛可形成Ru-O-Ti键，及金属载体强相互作用，有利于钌在载体表面分散。而金红石锐钛矿混相氧化钛中锐钛矿可作为稀释剂分离钌与金红石，从而进一步提高钌的分散性。所述钌基催化剂，其特征在于，包括载体和活性组分；所述活性组分包括活性金属元素；所述活性金属元素为Ru；所述载体为TiO2，所述TiO2的晶型为金红石和锐钛矿、板钛矿中至少一种的混合晶型。所述活性组分在所述钌基催化剂中质量百分含量为0.01％～10％；所述活性组分的重量百分含量以活性金属元素的重量百分含量计算。可选地，所述活性组分占所述钌基催化剂重量的上限选自0.05％、0.2％、0.5％、1％、1.5％、2％、5％、8％或10％；下限选自0.01％、0.05％、0.2％、0.5％、1％、1.5％、2％、5％或8％。可选地，所述活性组分中还包括元素M；所述元素M选自Pd、Pt、Mn、Co、Ni、Cu、Ce中的至少一种；所述M和Ru的重量比为0：1～20：1。可选地，其特征在于，所述金红石相在所述载体中的重量含量高于30％。可选地，所述金红石在所述载体中的重量含量的上限选自35％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、80％、85％或95％；下限选自30％、35％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、80％、85％或95％。可选地，所述金红石在所述载体中的重量含量为50％～70％。可选地，所述TiO2晶型为锐钛矿、金红石、板钛矿的混合晶型。作为一种实施方式，本申请提供的钌基VOCs净化催化剂，该催化剂为贵金属负载催化剂，其结构形式为RuxN1-x/TiO2-m-n，m为焙烧温度，n为焙烧时间。N为Pd、Pt、Mn、Co、Ni、Cu、Ce中的一种或几种的组合；N和Ru的重量比为0：1～20:1；活性组分Ru和N的总重量占催化剂重量的0.01％～10％；Pd、Pt、Mn、Co、Ni、Cu、Ce以任意配比组合。载体TiO2晶型为锐钛矿、金红石、板钛矿的混合晶型，金红石相重量含量高于30％，优选50％-70％。根据本申请的另一方面，提供一种所述钌基催化剂的制备方法，该方法操作简单，适于工业化生产。所述的钌基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：获得载体；将含有活性金属元素前驱体的溶液加入到所述载体，焙烧I，还原，得到所述钌基催化剂。可选地，所述载体的获得方法包括：TiO2前驱体焙烧II得到TiO2载体。可选地，所述TiO2前驱体为偏钛酸或者由钛源通过沉淀法、溶胶-凝胶法、水解法、水热法中的至少一种方法制备得到；所述钛源选自四氯化钛、硫酸氧钛、硫酸钛、钛醇盐中的至少一种。可选地，所述焙烧II的温度为300～900℃，焙烧的时间为2～24小时。可选地，所述焙烧II的温度的上限选自350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃或900℃；下限选自300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃或850℃。可选地，所述焙烧II的时间的上限选自3小时、4小时、5小时、8小时、10小时、12小时、15小时、18小时、20小时、22小时或24小时；下限选自2小时、3小时、4小时、5小时、8小时、10小时、12小时、15小时、18小时、20小时或22小时。可选地，所述焙烧II的温度为450～800℃，焙烧的时间为4～10小时。可选地，所述焙烧II的升温速率为1～10℃/min。可选地，所述焙烧II的升温速率为5℃/min。可选地，所述载体的获得方法包括：TiO2前驱体焙烧II后，经研磨、压片、粉碎、过筛得到TiO2载体。可选地，所述压片的压强为10～25Mpa。可选地，所述压片的压强为20Mpa。可选地，所述载体的粒径为40-60目。可选地，所述含有活性金属元素前驱体的溶液中活性金属与所述的载体的质量比为1:100～1:10。可选地，所述含有活性金属元素前驱体的溶液的浓度为10mg/ml～30mg/ml。可选地，所述焙烧I的条件为：200～700℃下保持1～10小时。可选地，所述焙烧I的条件为：氮气或空气气氛下，200～700℃下保持1～10小时。可选地，所述焙烧I的条件为：400～500℃下保持2～6小时。可选地，所述焙烧I的条件为：氮气或空气气氛下，400～500℃下保持2～6小时。可选地，所述焙烧I的温度的上限选自250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃或700℃；下限选自200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃或650℃。可选地，所述焙烧I的时间的上限选自2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时或10小时；下限选自1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时或9小时。可选地，所述还原的条件为：含氢气氛下，200～600℃下保持0.5～8小时。可选地，所述还原的条件为：含氢气氛下，300～500℃下保持1～6小时。可选地，所述还原的条件为：氢气气氛下，200～600℃下保持0.5～8小时。可选地，所述还原的条件为：氢气气氛下，300～500℃下保持1～6小时。可选地，所述活性金属元素前驱体选自活性金属元素前驱体盐中的至少一种。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钌基催化剂，其特征在于，所述钌基催化剂包括载体和活性组分；/n所述活性组分包括活性金属元素；/n所述活性金属元素为Ru；/n所述载体为TiO

【技术特征摘要】
1.一种钌基催化剂，其特征在于，所述钌基催化剂包括载体和活性组分；
所述活性组分包括活性金属元素；
所述活性金属元素为Ru；
所述载体为TiO2，所述TiO2的晶型为金红石和锐钛矿、板钛矿中至少一种的混合晶型。


2.根据权利要求1中所述的催化剂，其特征在于，所述活性组分在所述钌基催化剂中质量百分含量为0.01％～10％；
所述活性组分的重量百分含量以活性金属元素的重量百分含量计算。


3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述活性组分中还包括元素M；
所述元素M选自Pd、Pt、Mn、Co、Ni、Cu、Ce中的至少一种；
所述M和Ru的重量比为0：1～20：1。


4.根据权利要求1所述的钌基催化剂，其特征在于，所述金红石相在所述载体中的重量含量高于30％；
优选地，所述金红石在所述载体中的重量含量为50％～70％；
优选地，所述TiO2晶型为锐钛矿、金红石、板钛矿的混合晶型。


5.权利要求1至4任一项所述的钌基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
获得载体；
将含有活性金属元素前驱体的溶液加入到所述载体，焙烧I，还原，得到所述钌基催化剂。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述载体的获得方法包括：TiO2前驱体焙烧II得到TiO2载体；
优选地，所述焙烧II的温度为300～900℃，焙烧的时间为2～24小时；
优选地，所述焙烧II的温度为450～800℃，焙烧的时间为4～10小时；
优选地，所述焙烧II的升温速率为1～10℃/min；
优选地，所述载体的粒径为40-60目。


7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含有活性金属元素前驱体的溶液中活性金属与所述的载体的质量比为1:100～1:10；
优选地，所述含有活...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜，王树东，吕丽荣，汪明哲，李德意，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21