一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。本发明专利技术使用了铈改性氧化铝，氧化铈是一种稀土氧化物，它的掺入能提高催化剂的表面吸附能力，提高O2的利用效率以及增加抗积炭效果，稀土氧化物与贵金属粒子相互作用，可以使得贵金属粒子形成更分散，粒径更小的颗粒，提高催化效果；由于加入了新的θ

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂及其制备方法，属于催化剂制备


技术介绍

[0002]目前，催化氧化技术是当下用于处理含有有机挥发物（VOC）废气的主流工艺技术之一，其主要基本原理是废气经过一系列净化措施然后被加热到合适温度范围通入装有催化剂的催化氧化反应器中，经过相匹配的催化氧化催化剂的处理，其中的以碳氢为主的有机挥发物气体被完全转化为二氧化碳和水，达到净化目的。所以，其中的催化氧化催化剂的开发和选型则变得尤为关键。
[0003]催化氧化催化剂的相关技术主要源自于汽车尾气处理催化剂的相关技术，经过多年的长足发展，针对苯系物，烷烃类组分，酯类，醇类等各种不同有机物均有相应的匹配方案。当催化氧化催化剂应用到化工装置尾气排放控制领域时，该行业某些特有的工况对之前的配方使用提出了新的要求。
[0004]催化氧化催化剂的主要由涂层，贵金属组分及惰性载体组成。载体多由金属载体和堇青石陶瓷载体组成，其主要为催化剂提供良好的支撑。涂层多为金属/非金属氧化物组成，其形成的多孔形态具有较高的比表面积，能有效吸附废气中的有机挥发物，将其吸附捕捉到催化剂表面。之后有机挥发物分子在贵金属粒子表面与氧原子形成结合，最终放热，反应生成无毒无害的水和二氧化碳。
[0005]某些化工装置如丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯等化工生产装置的排放废气中含有大量的水份，水含量一般在10%左右，最高可达17%。废气中水含量过高会严重影响催化氧化催化剂的实际使用效果，其主要影响是造成涂层的脱落，涂层微观结构的坍塌及活性组分贵金属粒子的团聚失活等。从而严重影响催化氧化装置的使用效果及催化剂的使用寿命。
[0006]而现有的催化氧化催化剂贵金属种类单一，多采用单组分的铂，其在高温下针对烷烃类气态有机物的转化效率较低。涂层配方多采用氧化锆基配方，具有一定的局限性，宏观上来讲其催化剂的整体涂层脱落率较高，在高水份情况下更为明显。另外其高温下容易使其孔道结构坍塌。载体常采用金属载体，其表面吸水率不高，涂层不好涂敷。且由于该催化剂在本应用中提及的相关场景使用温度较高，其膨胀系数较大，运行时容易发生变形。
[0007]因此开发具有更强的水热稳定性能的催化剂产品将具有重大意义，一方面可以增加催化氧化催化剂的使用寿命以降低用户的运行成本，另一方面也将通过涂层的改良以提供催化剂的运行稳定性，保证系统的长期稳定运行。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂及其制备方法。专门适用于高水份环境下使用的催化氧化催化剂，主要解决了现有催化剂在高水份环境下长周期运行性能下降，涂层脱落等问题。
[0009]本专利技术的一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂，包括载体和贵金属浆液，所述贵金属浆液的上载量为50～150g/L，贵金属浆液中含有贵金属Pt、Pd，贵金属含量为0.5%～2.5%wt，贵金属浆液中含有氧化铝、铈改性的氧化铝以及助剂。氧化铈是一种稀土氧化物，它的掺入能提高催化剂的表面吸附能力，提高O2的利用效率以及增加抗积炭效果，稀土氧化物与贵金属粒子相互作用，可以使得贵金属粒子形成更分散，粒径更小的颗粒，提高催化效果；贵金属钯在高温下针对烷烃的催化性能更好，其在高水份下与水发生羟基化的程度低，因此不会占用过多的催化有效成分，能够提高催化剂的催化效果；进一步的，所述氧化铝晶形为θ
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氧化铝。由于θ
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氧化铝具有其独特的孔道结构的规整性和高温稳定性，因此θ
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氧化铝的加入可以有效保证催化剂载体孔道结构的高稳定性，极大的保证涂层/催化剂整体在高温下运行的稳定性，进一步提高催化剂的催化效果；进一步的，所述载体为堇青石陶瓷蜂窝载体。
[0010]进一步的，所述助剂为氢氧化钡溶液。
[0011]进一步的，所述贵金属浆液中氧化铝、铈改性的氧化铝以及助剂的质量比为40:55:5～60:35:5。
[0012]一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂的制备方法，具体制备步骤为：（1）铈改性的氧化铝的制备 ：按重量份数计，称取θ
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氧化铝80～90份，加入到160～300份的蒸馏水中，搅拌1.5～6h，取氧化铈1～10份，加入到氧化铝和水的混合物中，继续搅拌2～8h，在140～180℃的温度下烘干后，在500～700℃下焙烧2.0～5.0 h，得到铈改性的氧化铝；（2）浆液的制备：将θ
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氧化铝、铈改性的氧化铝加入到蒸馏水中，搅拌2～6h，将配置的氢氧化钡溶液作为助剂滴入到浆液中，将pH调至1～5，然后球磨至浆液D90为20～60μm，得到涂层浆液；其中θ
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氧化铝、铈改性的γ
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氧化铝以及助剂氢氧化钡溶液的质量比为40:55:5～60:35:5；（3）贵金属浆液的制备：将制备好的涂层浆液加入贵金属，贵金属为硝酸铂和硝酸钯，重量占涂层材料重量的0.5%～2.5%，贵金属加入到浆液中后，再添加稀硝酸，搅拌调节8～20h至浆液的pH稳定至1～3，得到贵金属浆液；（4）载体涂覆：取堇青石陶瓷蜂窝载体，按照贵金属浆液的上载量为50
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150g/L，采用负压法抽吸将贵金属浆液均匀上载在堇青石陶瓷蜂窝载体上，在150～180℃干燥2～4h，最后将载体在450～550℃条件下焙烧1～5h，得到成品催化剂。
[0013]借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：（1）本专利技术使用了铈改性氧化铝，氧化铈是一种稀土氧化物，它的掺入能提高催化剂的表面吸附能力，提高O2的利用效率以及增加抗积炭效果，稀土氧化物与贵金属粒子相互作用，可以使得贵金属粒子形成更分散，粒径更小的颗粒，提高催化效果；（2）由于θ
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氧化铝具有其独特的孔道结构的规整性和高温稳定性，因此θ
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氧化铝的加入可以有效保证催化剂载体孔道结构的高稳定性，极大的保证涂层/催化剂整体在高温下运行的稳定性，进一步提高催化剂的催化效果；（3）贵金属钯在高温下针对烷烃的催化性能更好，其在高水份下与水发生羟基化的程度低，因此不会占用过多的催化有效成分，能够提高催化剂的催化效果；（4）本专利技术由于加入了新的θ
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氧化铝将极大的保证涂层/催化剂整体在高温下运
行的稳定性 ，保证了新鲜态催化剂活性的同时，尽量降低了其水热老化针对催化剂的影响。同时采用铂/钯双体系贵金属的加入，增加了其在高温条件下针对烷烃有机物的去除效率。
[0014]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0016]（1）铈改性的氧化铝的制备 ：称取高比面积的θ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂，其特征在于：包括载体和贵金属浆液，所述贵金属浆液的上载量为50～150g/L，贵金属浆液中含有贵金属Pt、Pd，贵金属含量为0.5%～2.5%wt，贵金属浆液中含有氧化铝、铈改性的氧化铝以及助剂。2.根据权利要求1所述的一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂，其特征在于：所述氧化铝晶形为θ
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氧化铝。3.根据权利要求1所述的一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂，其特征在于：所述载体为堇青石陶瓷蜂窝载体。4.根据权利要求1所述的一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂，其特征在于：所述助剂为氢氧化钡溶液。5.根据权利要求1所述的一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂，其特征在于：所述贵金属浆液中氧化铝、铈改性的氧化铝以及助剂的质量比为40:55:5～60:35:5。6.如权利要求1所述的一种应用于高水份环境的催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）铈改性的氧化铝的制备 ：按重量份数计，称取θ
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氧化铝80～90份，加入到160～300份的蒸馏水中，搅拌1.5～6h，取氧化铈1～10份，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴守国，侯涛，
申请(专利权)人：江苏优尚环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：