一种用于催化燃烧VOCs催化剂的制备方法及其产品技术

本发明专利技术公开了一种用于催化燃烧VOCs催化剂的制备方法及其产品。该催化剂首先是通过水热法制备氧化镓，然后通过添加铜源、铈源、尿素、聚乙烯吡咯烷酮等物质，再次进行水热反应得到铜和铈共同改性氧化镓催化剂，通过两步水热能够显著提高了催化剂的晶型，促进了催化剂的比表面积的提高，而且通过铜和铈的改性，能够显著提高氧化镓的催化燃烧性能，有效提高VOCs的净化，因而，该催化剂是用于处理VOCs的理想材料。理想材料。

A preparation method and product of VOCs catalyst for catalytic combustion

【技术实现步骤摘要】
一种用于催化燃烧VOCs催化剂的制备方法及其产品


[0001]本专利技术涉及VOCs处理领域，尤其涉及一种用于催化燃烧VOCs催化剂的制备方法及其产品。

技术介绍

[0002]挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa，常压下沸点在260℃以下的有机化合物，包括烷烃、芳香烃、芳烃类、烯烃、醇类、醛类、酮类、卤代烃等，日常生活中常见的排放源有建筑材料、装修材料、家具的黏合剂、厨房油烟以及机动车尾气排放等；工业方面常见的主要来源有化工和石化工业废气，电子行业的清洗剂、印刷工业、油漆与涂料的生产与使用，电厂锅炉尾气等工业过程排放的废气，大多数的VOCs有毒、有气味，一些VOCs还有致癌性，对人体健康产生极大的危害；VOCs在阳光作用下还可以与大气中的氮氧化合物发生光化学反应，生成毒性更大的光化学烟雾。近年来已经成为我国主要大气污染物之一，因而VOCs的净化处理技术已成为环境催化领域的一个研究热点问题。
[0003]处理VOCs的主要方法包括吸附法、催化法等手段，其中催化法包括催化燃烧法，催化燃烧可以在远低于直接燃烧温度条件下处理低浓度的VOCs气体，具有净化效率高、无二次污染、能耗低的特定，是商业上处理VOCs应用的最有效的处理方法之一。Su等以CuO
‑
CeO2为前驱体制备了Pd/CuO
‑
CeO2‑
Y2O3催化剂，具有很好的甲苯、乙酸乙酯催化燃烧活性和热稳定性，他们认为活性的关键在于载体CuOr/>‑
CeO2的固溶体结构；Tidahy等发现0.5％Pd/NaFAU和5％Cu/ZrO2具有很好的甲苯催化燃烧潜力，Pd基催化剂的活性和载体有关，而Cu基催化剂的活性和氧的流动性有关。Avgouropoulos等在Pt/Al2O3催化剂中加入少量碱性物质(K、Na)，发现可以中和酸活性位，降低催化反应中副产物乙醚和乙烯的生成，加入钾元素(n(K)/n(Al)＝0.1的催化剂)可以使Pt/Al2O3的乙醇完全转化温度由280℃降为220℃。从上可以看出，虽然采用贵金属负载的催化剂具有优异的催化燃烧性能，但是贵金属的价格比较昂贵，性能比较单一。因而需要开发新的催化燃烧催化剂，在降低生产成本的基础上仍具有优异的催化性能，仍是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于催化燃烧VOCs催化剂的制备方法及其产品。该催化剂首先是通过水热法制备氧化镓，然后通过添加铜源、铈源、尿素、聚乙烯吡咯烷酮等物质，再次进行水热反应得到铜和铈共同改性氧化镓催化剂，通过两步水热能够显著提高了催化剂的晶型，促进了催化剂的比表面积的提高，而且通过铜和铈的改性，能够显著提高氧化镓的催化燃烧性能，有效提高VOCs的净化，因而，该催化剂是用于处理VOCs的理想材料。
[0005]本专利技术采用的以下的技术方案：
[0006]一种用于催化燃烧VOCs催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将镓盐和调节剂添加到乙醇和水的混合溶液中，室温下磁力搅拌，混合均匀后倒入到水热反应釜中，然后在180～200℃下反应12～24h，反应结束待反应釜冷却之后将所得悬浮液过滤，用乙醇洗涤、离心、过滤3次，接着在，80～120℃下干燥12～14h，然后在300～500℃下煅烧10～40h得到氧化镓；
[0008](2)将氧化镓加入到含有铜盐和铈盐、尿素、聚乙烯吡咯烷酮、乙醇和去离子水的混合物中搅拌，搅拌均匀后加入到水热反应釜中，100～140℃下反应10～20h，反应结束待反应釜冷却之后将所得悬浮液过滤，用乙醇洗涤、离心、过滤3次，接着在80～100℃下干燥12～24h，然后在400～500℃下煅烧4～6h，得到铜和铈共同改性的氧化镓催化剂，其中铜相对于氧化镓的质量分数为2～4wt％；铈相对于氧化镓的质量分数为2～4wt％。
[0009]优选的，在步骤(1)中，所述调节剂为醋酸钠、十二烷基苯磺酸钠或柠檬酸三钠。
[0010]优选的，在步骤(1)中，所述镓盐为硝酸镓、醋酸镓或氯化镓。
[0011]优选的，在步骤(1)中，所述镓盐和调节剂的摩尔比为1：0.2～0.4；所述乙醇和水的体积比为1:1。
[0012]优选的，在步骤(1)中，所述搅拌转速为300～400rpm，搅拌时间0.5～1h。
[0013]优选的，在步骤(2)中，所述铜盐为硝酸铜、氯化铜或醋酸铜；所述铈盐为硝酸铈、氯化铈或醋酸铈。
[0014]优选的，在步骤(2)中，所述尿素、聚乙烯吡咯烷酮、乙醇和水的比例为：1～3g：3～5g：50～60mL：50～60mL。
[0015]优选的，在步骤(2)中，所述搅拌转速为300～400rpm，搅拌时间为1～2h。
[0016]本专利技术的另一个技术方案是，基于上述制备方法制备的用于催化燃烧VOCs催化剂，所述用于催化燃烧VOCs的催化剂，为铜和铈共同改性的氧化镓催化剂，其中，铜相对于氧化镓的质量分数为2～4wt％；铈相对于氧化镓的质量分数为2～4wt％。
[0017]本专利技术的另一个技术方案是，基于上述用于催化燃烧VOCs催化剂的用途，将用于催化燃烧VOCs催化剂用于催化燃烧VOCs，所述VOCs包括丙酮、氯苯和甲苯。
[0018]采用本专利技术所提供的一种用于催化燃烧VOCs催化剂的制备方法及其产品，有如下的技术效果：
[0019](1)通过两步水热制备的铜和铈共同改性的氧化镓催化剂，能够很好的促进晶型形成，增加了催化活性位，而且由于铜和铈掺杂到氧化镓的晶格当中，进一步促进了催化性能的提高。
[0020](2)通过铜和铈的共同改性，是利用了铜和铈的协同作用，降低了T
50
(T
50
表示转化率为50％)和T
90
(T
90
表示转化率达到90％)时对应的反应温度，有效的提高了催化剂的净化能力。
[0021](3)采用调节剂能够显著改善氧化镓的晶型，提高催化剂活性位，促进催化性能的显著提高。
[0022](4)本申请的制备方法简单，容易控制，制备的产品性能优异，而且有利于工业化生产。
[0023]综上所述，本专利技术制备的一种用于催化燃烧VOCs催化剂，催化性能优异，而且对VOCs具有很好的净化能力，是一种用于净化VOCs的理想材料。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在所示的本专利技术实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于催化燃烧VOCs催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将镓盐和调节剂添加到乙醇和水的混合溶液中，室温下磁力搅拌，混合均匀后倒入到水热反应釜中，然后在180～200℃下反应12～24h，反应结束待反应釜冷却之后将所得悬浮液过滤，用乙醇洗涤、离心、过滤3次，接着在，80～120℃下干燥12～14h，然后在300～500℃下煅烧10～40h得到氧化镓；(2)将氧化镓加入到含有铜盐和铈盐、尿素、聚乙烯吡咯烷酮、乙醇和去离子水的混合物中搅拌，搅拌均匀后加入到水热反应釜中，100～140℃下反应10～20h，反应结束待反应釜冷却之后将所得悬浮液过滤，用乙醇洗涤、离心、过滤3次，接着在80～100℃下干燥12～24h，然后在400～500℃下煅烧4～6h，得到铜和铈共同改性的氧化镓催化剂，其中铜相对于氧化镓的质量分数为2～4wt％；铈相对于氧化镓的质量分数为2～4wt％。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述调节剂为醋酸钠、十二烷基苯磺酸钠或柠檬酸三钠。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述镓盐为硝酸镓、醋酸镓或氯化镓。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖坤坚，袁愈亮，
申请(专利权)人：湖南匡楚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：