用于VOCs低温燃烧的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于VOCs低温燃烧的催化剂及其制备方法。本发明专利技术的用于VOCs低温燃烧的催化剂的化学通式为M

【技术实现步骤摘要】
用于VOCs低温燃烧的催化剂及其制备方法
本专利技术涉及废气净化用催化剂
，特别涉及一种用于VOCs低温燃烧的催化剂，本专利技术还涉及该用于VOCs低温燃烧的催化剂的制备方法。
技术介绍
挥发性有机物(VOCs)是大气污染物的主要种类之一，对人类身体健康和生态环境安全造成了严重威胁。其主要来源于化工、制药、制革、家具、涂料等行业工厂废气的排放。目前去除VOCs的方法主要通过源头控制的方法，主要方法有吸附、吸收、冷凝等物理法，发酵等生物法以及燃烧、催化燃烧等离子体处理等化学法。其中催化燃烧是处理低浓度VOCs的主要方法，具有能耗低、设备简单，占地小，效率高特点，提高催化燃烧效率的关键在于开发出高效催化剂。目前可用于VOCs催化燃烧的催化剂主要有贵金属、非贵金属氧化物催化剂。其中贵金属催化剂虽然活性好，但价格高，容易中毒，限制了其推广应用；非贵金属催化剂具有催化活性好、氧化还原性可调、抗毒性好、价格低廉等优点，但目前非贵金属催化剂存在的主要不足有由于在反应过程中，VOCs催化燃烧会放出大量的热，有时会导致反应器温度迅速升高导致催化剂因烧结而失活。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种用于VOCs低温燃烧的催化剂，以能够避免催化剂因高温烧结而失活，而可具有较好的使用效果。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种用于VOCs低温燃烧的催化剂，所述催化剂的化学通式为：MxCuyMnO/SiO2；其中，M包括Co、Ni、Ti、Cr、Zn、Sn、Ce、Zr、La、V中的至少一种，x在0.01～1之间，y在0.1～1之间。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：本专利技术所述的用于VOCs低温燃烧的催化剂，通过将活性组分限制在氧化硅轨道中，可防止催化剂在反应过程中因烧结而活性下降，可避免催化剂失活，能够提高催化剂的使用寿命，提高对挥发性有机物的催化燃烧效果。本专利技术的另一目的在于提供一种用于VOCs低温燃烧的催化剂的制备方法，所述方法包括以下工序：一种用于VOCs低温燃烧的催化剂的制备方法，所述方法包括以下工序：a、将高锰酸钾、含铜化合物和含M的化合物溶于去离子水中，形成溶液，向溶液中加入可溶于水的有机物，形成混合物，将混合物的PH值调为碱性，搅拌，使各化合物发生反应；b、过滤得到工序a反应生成的沉淀，将沉淀用去离子水或乙醇水溶液洗涤，将洗涤后的沉淀进行干燥处理，得到固体产物；c、将固体产物加入去离子水中，进行超声分散或搅拌均匀，并在超声分散或搅拌均匀的同时，加入表面活性剂，搅拌均匀后，形成悬浊液；d、向工序c形成的悬浊液中滴加含硅化合物并搅拌，待含硅化合物水解形成固体硅胶；e、对工序d生成的固体硅胶进行干燥处理，再进行焙烧处理，得到具有活性的催化剂。进一步的，所述含铜化合物为铜的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯盐或乙酸盐中的至少一种；所述含M的化合物为M金属的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯盐或乙酸盐中的至少一种。进一步的，可溶于水的所述有机物为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、纤维二糖、甲酸、乙酸、丙酸、草酸中的至少一种。进一步的，工序a中，所述混合物的PH值被调整为在7～12之间。进一步的，工序b中，对沉淀进行干燥的干燥温度为50～150℃，干燥时间为2～48h。进一步的，工序c中，固体产物向去离子水中的加入量为去离子水质量的0.1wt％～10wt％。进一步的，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、P123、聚丙烯酰胺、聚吡咯烷酮、高级脂肪酸钠中的至少一种，且所述表面活性剂的添加量为去离子水质量的0.5wt％～10wt％。进一步的，所述含硅化合物为硅酸钠、正硅酸四乙酯、六甲基硅氧烷的至少一种，所述含硅化合物的添加量为所述固体产物质量的0.5～40倍；工序d中的搅拌时间为5～48h。进一步的，工序e中，固定硅胶的干燥温度为50～160℃，干燥时间为2～24h，焙烧温度为250～450℃，焙烧时间为1～24h。本专利技术的用于VOCs低温燃烧的催化剂的制备方法与上述的用于VOCs低温燃烧的催化剂具有相同的有益效果，在此不再赘述。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例一本实施例涉及一种用于VOCs低温燃烧的催化剂，所述催化剂的组成为MxCuyMnO/SiO2；其中，M包括Co、Ni、Ti、Cr、Zn、Sn、Ce、Zr、La、V中的至少一种，x在0.01～1之间，y在0.1～1之间。具体的，该催化剂的组成例如为M0.01Cu0.1MnO/SiO2，或者M0.15Cu0.2MnO/SiO2，或者M0.25Cu0.3MnO/SiO2，或者M0.35Cu0.4MnO/SiO2，或者M0.45Cu0.5MnO/SiO2，或者M0.55Cu0.6MnO/SiO2，或者M0.65Cu0.7MnO/SiO2，或者M0.75Cu0.8MnO/SiO2，或者M0.85Cu0.9MnO/SiO2，或者M0.95CuMnO/SiO2，或者M0.01CuMnO/SiO2，或者MCu0.1MnO/SiO2，或者MCuMnO/SiO2。实施例二本实施例涉及一种用于VOCs低温燃烧的催化剂的制备方法，该方法包括以下工序：a、将高锰酸钾、含铜化合物和含M的化合物溶于去离子水中，形成溶液，向溶液中加入可溶于水的有机物，形成混合物，将混合物的PH值调为碱性，搅拌，使各化合物发生反应；b、过滤得到工序a反应生成的沉淀，将沉淀用去离子水或乙醇水溶液洗涤，将洗涤后的沉淀进行干燥处理，得到固体产物；c、将固体产物加入去离子水中，进行超声分散或搅拌均匀，并在超声分散或搅拌均匀的同时，加入表面活性剂，搅拌均匀后，形成悬浊液；d、向工序c形成的悬浊液中滴加含硅化合物并搅拌，待含硅化合物水解形成固体硅胶；e、对工序d生成的固体硅胶进行干燥处理，再进行焙烧处理，得到具有活性的催化剂。其中，工序a中所述的含铜化合物例如为铜的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯盐或乙酸盐中的至少一种；也即该含铜化合物可以为铜的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯盐或乙酸盐中的一种，也可以为铜的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯盐或乙酸盐中两种以上的组合；所述含M的化合物为M金属的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯盐或乙酸盐中的至少一种，也即该含M的化合物可以为M金属的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯盐或乙酸盐中的一种，也可以为M金属的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯盐或乙酸盐中两种以上的组合。工序a中向溶液中加入的可溶于水的有机物为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、纤维二糖、甲酸、乙酸、丙酸、草酸中的至少一种；也即该有机物可以为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、纤维二糖、甲酸、乙酸、丙酸、草酸中的任一种，也可以为两种以上的组合。工序a中，混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于VOCs低温燃烧的催化剂，其特征在于，所述催化剂的化学通式为：M

【技术特征摘要】
1.一种用于VOCs低温燃烧的催化剂，其特征在于，所述催化剂的化学通式为：MxCuyMnO/SiO2；其中，M包括Co、Ni、Ti、Cr、Zn、Sn、Ce、Zr、La、V中的至少一种，且x在0.01～1之间，y在0.1～1之间。


2.一种用于VOCs低温燃烧的催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下工序：
a、将高锰酸钾、含铜化合物和含M的化合物溶于去离子水中，形成溶液，向溶液中加入可溶于水的有机物，形成混合物，将混合物的PH值调为碱性，搅拌，使各化合物发生反应；
b、过滤得到工序a反应生成的沉淀，将沉淀用去离子水或乙醇水溶液洗涤，将洗涤后的沉淀进行干燥处理，得到固体产物；
c、将固体产物加入去离子水中，进行超声分散或搅拌均匀，并在超声分散或搅拌均匀的同时，加入表面活性剂，搅拌均匀后，形成悬浊液；
d、向工序c形成的悬浊液中滴加含硅化合物并搅拌，待含硅化合物水解形成固体硅胶；
e、对工序d生成的固体硅胶进行干燥处理，再进行焙烧处理，得到具有活性的催化剂。


3.根据权利要求2所述的用于VOCs低温燃烧的催化剂的制备方法，其特征在于：所述含铜化合物为铜的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯盐或乙酸盐中的至少一种；所述含M的化合物为M金属的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯盐或乙酸盐中的至少一种。


4.根据权利要求2所述的用于VOCs低温燃烧的催化剂的制备方法，其特征在于：可溶于水的所述有机物为甲醇、乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海超，康雅平，周理龙，乔山林，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北;13