真空涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于VOCs催化剂领域，涉及一种真空涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂及其制备方法。本发明专利技术将Pt前驱体、Pd前驱体、γ

【技术实现步骤摘要】
真空涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于VOCs催化剂领域，具体涉及一种真空涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]挥发性有机物（VOCs）是引起雾霾、大气光化学烟雾、温室效应和臭氧层破坏的主导原因之一，已成为继烟气脱硫、脱硝之后的大气污染治理的重点关注对象。在实际应用中，VOCs催化剂主要依靠提高贵金属含量来提高催化剂性能。例如：专利CN113210010A公开了一种分区域涂覆的VOCs催化剂，包括载体及涂覆在所述载体上的涂层，涂层中负载有贵金属：铂（Pt）和钯（Pd），并包含镁
‑
铝复合氧化物（Mg
‑
Al2O3）和轻稀土氧化物。该催化剂的低温活性突出、污染物转化率高，但其需要分区域涂覆，同时贵金属含量较高。因此，如何减少贵金属含量并保持催化剂的低温催化活性和高温热稳定性，降低企业的治污成本，是目前催化燃烧技术面临的难题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种真空涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂及其制备方法，通过添加改性磷酸酯（即：改性表面活性剂）提高浆料与堇青石载体附着力，增加涂层上载量的同时保持低的脱落率；在焙烧过程中，改性磷酸酯可与轻稀土氧化物形成复合物，更好地降低了氧化物助剂的表面氧空位形成能，增加助剂氧空位数量和氧流动性，提高氧化还原性能，且增加了氧化物助剂的表面酸性位点，增强与贵金属的相互作用，在减少贵金属含量的同时显著提高了催化剂的低温催化活性和高温热稳定性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面，提供了一种真空涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂的制备方法，包括：将Pt前驱体、Pd前驱体、γ
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氧化铝（γ
‑
Al2O3）、轻稀土氧化物、粘结剂在水中混合均匀，得到混合溶液；将所述混合溶液进行研磨，得到研磨浆料；将所述研磨浆料与改性表面活性剂混合均匀，得到改性浆料；采用真空涂覆法将所述改性浆料涂覆到载体上，干燥、焙烧，得到涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂；所述改性表面活性剂为丙烯酸聚醚磷酸酯、甲基丙烯酸聚醚磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯中的一种；所述改性表面活性剂的用量为研磨浆料总质量的1%
‑
2%。
[0006]优选的，所述研磨浆料中，各原料的质量百分比分别为：所述Pt前驱体 0.04%
‑
0.05%，所述Pd前驱体 0.04%
‑
0.05%，所述γ
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Al2O315%
‑
21%，所述轻稀土氧化物 8.75%
‑
12.25%，所述粘结剂3.13%
‑
4.38%，余为水。
[0007]优选的，所述轻稀土氧化物为氧化铈（CeO2）、氧化镧（La2O3）、氧化锆（ZrO2）或氧化镨（Pr2O3）。
[0008]更优选的，所述轻稀土氧化物为CeO2、ZrO2和La2O3的组合物，其中，CeO2、ZrO2、La2O3的质量比为122.5：73.5：49。
[0009]优选的，所述Pt前驱体为硝酸铂溶液，所述Pd前驱体为硝酸钯溶液。
[0010]优选的，所述粘结剂为硅溶胶或铝溶胶。
[0011]优选的，所述CeO2、ZrO2、La2O3的组合中，CeO2、ZrO2、La2O3的质量比为122.5：73.5：49。
[0012]优选的，所述研磨浆料含固量为20%
‑
40%。
[0013]优选的，所述混合溶液采用卧式研磨机进行研磨。具体的，混合溶液研磨温度为5℃
‑
20℃，研磨转速为300r/min
ꢀ‑
1500r/min，研磨时间为0.5h
ꢀ‑
5h，得到所述研磨浆料的粒度D90（即：一个样品的累计粒度分布数达到90%时所对应的粒径）为1μm
‑
5μm，黏度为10mPa
·
s
‑
200mPa
·
s。
[0014]所述改性表面活性剂的用量为研磨浆料总质量的1.5%。通过改性表面活性剂改性的浆料稳定性高，不易沉淀，显著增强浆料与堇青石蜂窝陶瓷载体的结合强度。同时，在焙烧过程中，改性表面活性剂可与轻稀土氧化物形成复合物，更好地提高低温催化活性和高温热稳定性。
[0015]优选地，所述催化剂载体为堇青石蜂窝陶瓷载体。堇青石蜂窝陶瓷载体以90%以上堇青石晶型为主体，具有优异的抗压强度、抗热冲击性能和低热膨胀系数，能够满足工业VOCs催化燃烧工艺应用。
[0016]更优选的，在本专利技术中，堇青石蜂窝陶瓷载体的截面开孔数为100目
‑
600目。另外，为在使用时符合工程设备空间设计要求，堇青石蜂窝陶瓷载体结构为长方体、正方体或圆柱体，具体地，当载体为长方体或正方体时，其长宽高可以分别为100mm
ꢀ‑
200mm、100mm
ꢀ‑
200mm、40mm
ꢀ‑
200mm，例如：长、宽、高分别为100mm、100mm、50mm等；当堇青石蜂窝陶瓷载体为圆柱体时，其直径和高度分别为100mm
ꢀ‑
330mm，100mm
ꢀ‑
200mm，例如直径、高度分别为330mm、150mm。
[0017]优选的，所述真空涂覆法采用下给料真空涂敷装置将改性浆料涂敷于堇青石蜂窝陶瓷载体表面。所述下给料真空涂覆真空度为0.1MPa
‑
0.5MPa，真空涂覆次数为1次
‑
3次。
[0018]优选的，所述干燥温度80℃
‑
120℃，干燥时间0.5h
ꢀ‑
5h。
[0019]优选地，所述焙烧温度为450℃
‑
600℃，焙烧时间1h
‑
5h。
[0020]本专利技术的第二个方面，提供了采用上述方法制备的真空涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂。
[0021]优选的，所述催化剂由载体和涂层组成，涂层负载量（以涂层质量g/载体体积L计算）为60g/L
‑
200g/L。本专利技术在保持低涂层脱落率的同时，增加涂层负载量，提高涂层的氧化还原性能和稳定性，从而减少催化剂贵金属负载量。
[0022]更优选的，贵金属负载量（以贵金属Pt、Pd总质量g/载体体积m3计算）为400 g/m3‑
500g/m3。
[0023]优选地，所述催化剂中涂层由如下质量占比的成分组成：Pt 0.1%
‑
5%，Pd 0.1%
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种真空涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将Pt前驱体、Pd前驱体、γ
‑
Al2O3、轻稀土氧化物、粘结剂在水中混合均匀，得到混合溶液，将所述混合溶液进行研磨，得到研磨浆料；将所述研磨浆料与改性表面活性剂混合均匀，得到改性浆料；采用真空涂覆法将所述改性浆料涂覆到载体上，干燥、焙烧，得到涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂；所述改性表面活性剂为丙烯酸聚醚磷酸酯、甲基丙烯酸聚醚磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯中的一种；所述改性表面活性剂的用量为研磨浆料总质量的1%
‑
2%。2.如权利要求1所述的真空涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂的制备方法，其特征在于，所述研磨浆料中，各原料的质量百分比分别为：所述Pt前驱体 0.04%
‑
0.05%，所述Pd前驱体 0.04%
‑
0.05%，所述γ
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Al2O
3 15%
‑
21%，所述轻稀土氧化物 8.75%
‑
12.25%，所述粘结剂3.13%
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4.38%，余为水。3.如权利要求1所述的真空涂覆型整体式VOCs贵金属减量化催化剂的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵，段宝庆，邓磊，刘长东，
申请(专利权)人：江苏中创清源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：