一种可抗毒性分层粒状催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术的一种可抗毒性分层粒状催化剂及其制备方法，涉及催化剂技术领域，本发明专利技术的可抗毒性分层粒状催化剂通过在含有催化活性成分的催化剂核心外层形成含有孔隙的包覆层保证催化剂的催化效率，可以避免SO2、H2O、碱金属等中毒物质与活性物质直接接触，具有良好的抗SO2、H2O、碱金属中毒性质。碱金属中毒性质。碱金属中毒性质。

【技术实现步骤摘要】
一种可抗毒性分层粒状催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于催化剂
，更具体地说，涉及一种可抗毒性分层粒状催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]每年工业燃煤烟气大量挥发性有机污染物(VOCs)、二噁英(PCDD/Fs)以及CO进入大气，对地球环境产生了严重的影响。VOCs会引起光化学烟雾、温室效应等环境问题，而二噁英是一类剧毒物质，会对人体造成巨大损伤，会导致癌症和畸形，CO能与血红蛋白结合，导致生物中毒死亡。上述污染物均具有一定的还原性，以钙钛矿型复合氧化物作为催化剂，可以高效催化燃烧降解上述污染物。但是一般烟气中含有大量SO2、H2O以及碱金属(钾、钠)等物质，钙钛矿型复合氧化物极易受到这些物质影响，造成中毒，从而失去降解活性。如何提高钙钛矿型复合氧化物的抗水、抗硫以及抗碱金属性能，已经成为钙钛矿型催化剂应用的限制因素。
[0003]目前针对催化剂的抗中毒研究，主要是在催化剂制备过程中调整催化剂中各元素添加比例、改变制备方法以及加入Sr、Zr等元素提高催化剂的抗中毒性能。虽然这些方式可以提高催化剂的抗中毒性能，但是所制备催化剂的活性位置依然暴露在烟气中，抗中毒性能难以满足实际生产的需求。
[0004]申请人按照沈柳倩(钙钛矿型催化剂催化燃烧VOCs的活性、抗毒性和稳定性研究)所提出的抗硫钙钛矿型催化剂制备方法，采用硝酸镧、硝酸锶和硝酸锰制备钙钛矿型金属氧化物催化剂，分别以甲苯(VOCs替代物)、氯苯(PCDD/Fs替代物)和CO为污染物(甲苯浓度500mg/m3,氯苯浓度500mg/m3,CO浓度1000mg/m3)，在总气流量为280ml/min，空速比为42000h
‑1，O2含量为16％，N2为平衡气的实验室条件下，分别测试了催化剂对于VOCs、PCDD/Fs以及CO降解效率，此外还测试了催化剂在负载1％质量分数K2O后对上述污染物降解特性，另外还测试了300℃催化剂的抗硫(混合气中SO2浓度100mg/m3)、抗水(混合气中H2O体积分数10％)性能。实验结果如表1所示。(活性参数检测方式参照本说明书具体实施方式部分内容)
[0005]表1
[0006][0007][0008]由上述结果可知，文献中已有的催化剂对于特定的中毒物质，如SO2，具有抗性，在SO2通入4.5h后依然保持80％以上活性，但是对于其他中毒物质，如H2O、K2O等，抗性较差，在这些中毒物质的影响下，催化剂活性下降严重。仅仅采取简单的元素添加的方式会提高催化剂某一种抗中毒性能，但该方式具有较大的弊端。因此，需要在保证催化剂活性的基础上，采用其他手段来制备高抗中毒性能催化剂。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中钙钛矿型催化剂使用过程中容易中毒的技术问题，，提供一种可抗毒性分层粒状催化剂及其制备方法，进一步地，采取抗中毒措施后如何保证催化效率的技术问题，通过在含有催化活性成分的催化剂核心外层形成含有孔隙的包覆层，以改善上述的技术问题。
[0010]为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0011]本专利技术的一种可抗毒性分层粒状催化剂，催化剂颗粒包括催化剂核心和包覆层；其中，所述催化剂核心中包括催化活性成分，所述包覆层内形成有孔隙，通过所述孔隙使得催化剂核心中的催化活性成分连通至催化剂颗粒外部，所述分层粒状催化剂通过在含有催化活性成分的催化剂核心外层形成含有孔隙的包覆层，催化剂使用过程中，烟气中的污染物到达含有催化活性成分的催化剂核心前需要经过其外层含有孔隙的包覆层，而在孔隙中，如SO2、H2O、碱金属等易使得催化剂中毒失活的物质会被吸收，进而有利于改善催化剂核心易中毒情况发生的可能性；另外含孔隙的包覆层也可以保证催化剂核心与烟气的正常接触，保证催化剂的催化效率，可以避免SO2、H2O、碱金属等中毒物质与活性物质直接接触，具
有良好的抗SO2、H2O、碱金属中毒性质。
[0012]优选地，所述催化剂核心的催化活性成分为钙钛矿型催化活性成分；钙钛矿型催化活性成分容易被SO2、H2O、碱金属等烟气中的成分导致失活，而这些成分容易被含孔隙的包覆层所吸收，因此钙钛矿型催化活性成分的催化剂在可以保证较好催化效果的情况下，也可以有效避免SO2、H2O、碱金属等对催化活性成分的活性影响。
[0013]优选地，所述钛矿型催化活性成分为Ce与Mn以及O形成的钙钛矿型氧化物。
[0014]优选地，所述Ce与Mn以及O形成的钙钛矿型氧化物为硝酸铈与乙酸锰反应所生成钙钛矿型氧化物。
[0015]优选地，所述催化活性成分中Ce与Mn元素摩尔比为1:(0.9～1.1)。
[0016]优选地，所述包覆层内包括含钛氧化物和含硅氧化物，利用TiO2与SiO2相变规律，在620℃时TiO2晶体收缩而SiO2晶体膨胀，复合金属氧化物晶粒之间出现缝隙，大量的缝隙联通即形成复杂的网状孔隙。
[0017]优选地，所述孔隙形成于TiO2与SiO2晶粒之间。
[0018]优选地，所述催化剂核心的粒径不大于400目。
[0019]优选地，所述催化剂颗粒的粒径为40目～60目。
[0020]本专利技术的一种可抗毒性分层粒状催化剂的制备方法，所述分层粒状催化剂为上述的分层粒状催化剂，制备过程中，先制备得到颗粒状含催化活性成分的催化剂核心，然后将催化剂核心置于含有经焙烧可形成孔隙成分的体系中进行焙烧，干燥研磨后制得分层粒状催化剂。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种可抗毒性分层粒状催化剂结构示意图。
[0022]图2为本专利技术一种可抗毒性分层粒状催化剂含有石墨烯时结构示意图。
[0023]标号说明：
[0024]100、催化剂颗粒；110、催化剂核心；111、催化活性成分；112、石墨烯；
[0025]120、包覆层；121、储氧成分；122、孔隙；123、含钛氧化物；124、含硅氧化物。
具体实施方式
[0026]为进一步了解本专利技术的内容，结合附图和实施例对本专利技术作详细描述。
[0027]本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴；除此之外，本专利技术的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。
[0028]本专利技术的一种可抗毒性分层粒状催化剂，所述催化剂颗粒100的粒径为40目～60目，催化剂颗粒100包括催化剂核心110和包覆层120；其中，所述催化剂核心110的粒径不大
于400目，所述催化剂核心110中包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可抗毒性分层粒状催化剂，其特征在于，催化剂颗粒(100)包括催化剂核心(110)和包覆层(120)；其中，所述催化剂核心(110)中包括催化活性成分(111)，所述包覆层(120)内形成有孔隙(122)，通过所述孔隙(122)使得催化剂核心(110)中的催化活性成分(111)连通至催化剂颗粒(100)外部。2.根据权利要求1所述的一种可抗毒性分层粒状催化剂，其特征在于，所述催化剂核心(110)的催化活性成分(111)为钙钛矿型催化活性成分。3.根据权利要求2所述的一种可抗毒性分层粒状催化剂，其特征在于，所述钛矿型催化活性成分为Ce与Mn以及O形成的钙钛矿型氧化物。4.根据权利要求3所述的一种可抗毒性分层粒状催化剂，其特征在于，所述Ce与Mn以及O形成的钙钛矿型氧化物为硝酸铈与乙酸锰反应所生成钙钛矿型氧化物。5.根据权利要求3所述的一种可抗毒性分层粒状催化剂，其特征在于，所述催化活性成分(111)中Ce与Mn...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙红明，钱立新，丁龙，魏进超，顾明言，徐辉，杨本涛，陈萍，王光应，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：