用于挥发性有机物脱除的催化剂及其制备方法和应用技术

技术编号：40210129 阅读：10 留言：0更新日期：2024-02-02 22:20

本发明专利技术涉及催化剂制备领域，公开了用于挥发性有机物脱除的催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂包含载体和负载在载体上的活性组分；其中，所述活性组分包含贵金属以及基质金属氧化物，其中，贵金属为Pt金属和/或Ag‑Pt合金；所述基质金属氧化物包含Al和Ce的单一和/或复合氧化物，除铈外的稀土元素氧化物和氧化锌。本发明专利技术提供的催化剂催化氧化VOCs的效率高，有望推广到多种固定床催化材料的制备中，具有广阔的应用前景。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂制备领域，具体涉及一种用于挥发性有机物脱除的催化剂及其制备方法以及所述催化剂在催化氧化vocs中的应用。

技术介绍

1、挥发性有机化合物(volatile organic compounds，vocs)是指沸点在50-260℃、室温下饱和蒸气压高于133.3pa的一类物质，包括烃类、芳香烃、卤代烃、醛类、酮类、多环芳香烃等。vocs是石油化工、印刷、制药等多种行业生产加工过程中排放废气的主要污染物，该类物质异味明显、对人体器官有刺激或伤害作用，严重时会引发中毒或癌变，危害人类健康；此外大气中vocs还会引发光化学烟雾等问题，严重破坏生态环境。

2、根据原理，vocs污染控制可分为吸附法、焚烧法、催化氧化、生物法以及膜分离法等。其中催化氧化技术具有经济高效等优势，是去除vocs最有前景的技术之一；开发高性能催化氧化催化剂是实现废气净化、绿色生产的关键。目前，催化氧化催化剂多以蜂窝状惰性材料(如堇青石等)为载体，负载具有低温氧化性能的活性组分实现vocs催化氧化。vocs催化氧化催化剂通常采用贵金属铂、钯作为活性组分。如cn201811568947公开了一种催化燃烧vocs的氧化型催化剂及其制备方法，在堇青石蜂窝陶瓷载体的表面涂覆含贵金属pt活性组分，该催化剂可在250℃以下实现甲苯完全转化。尽管铂和钯氧化性能优异，但价格昂贵，贵金属成本占催化剂总成本60％以上；而非贵金属催化剂活性、稳定性较差，市场认可度仍不高。如何将成本控制在较低水平的情况下提高催化剂的低温氧化性能是本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种能够将成本控制在较低水平的情况下提高vocs低温催化氧化性能的催化剂，具体提供了一种用于挥发性有机物脱除的催化剂及其制备方法以及所述催化剂在催化氧化vocs中的应用，本专利技术所述的催化剂成本较低，同时具有较低的催化温度，能够在高空速低温度下实现vocs的催化氧化。

2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种用于挥发性有机物脱除的催化剂，所述催化剂包含载体和负载在载体上的活性组分；

3、其中，所述活性组分包含贵金属以及基质金属氧化物，其中，贵金属为pt金属和/或ag-pt合金；所述基质金属氧化物包含al和ce的单一和/或复合氧化物，除铈外的稀土元素氧化物和氧化锌。

4、优选地，ag-pt合金的粒径小于10nm。

5、优选地，所述al和ce的单一和/或复合氧化物包含al-ce复合氧化物。

6、本专利技术第二方面提供一种用于挥发性有机物脱除的催化剂的制备方法，该方法包括：

7、(1)将贵金属的前驱体、还原剂、稳定剂和水进行第一混合，制备得到贵金属胶体溶液；

8、(2)将基质金属氧化物前驱体的混合液与贵金属胶体溶液进行第二混合，得到催化剂浆液；

9、(3)将催化剂浆液涂覆在载体表面，并经过第一干燥和臭氧焙烧处理，得到负载有活性组分的所述催化剂；

10、其中，贵金属为pt和ag的组合或pt；

11、所述基质金属氧化物包含al和ce的单一和/或复合氧化物，除铈外的稀土元素氧化物和氧化锌。

12、优选地，步骤(2)中，al和ce的单一和/或复合氧化物包含al-ce复合氧化物时，基质金属氧化物前驱体的混合液的制备方法包括：制备al-ce复合氧化物，然后将al-ce复合氧化物、除铈外的稀土元素氧化物的前驱体、氧化锌前驱体和水进行第三混合，得到基质金属氧化物前驱体的混合液。

13、本专利技术第三方面提供根据如上所述的方法制备得到的催化剂。

14、本专利技术第四方面通过如上所述的vocs氧化催化剂在催化氧化vocs中的应用。

15、本专利技术提供的催化剂催化氧化vocs的性能优于商用铂基催化剂，而且成本更低，尤其是在优选使用ag-pt合金式，能够进一步降低pt用量，大幅降低催化剂成本，同时还能够进一步提高催化剂的催化性能。

16、在本专利技术优选的条件下，使用al-ce复合氧化物作为其中一种活性组分与其他组分配合使用时，能够进一步提高催化剂的催化性能。

17、本专利技术中提供的制备方法通过液相还原得到pt金属或ag-pt合金，实现双贵金属紧密耦合，增强协同作用，用到的还原剂和稳定剂廉价易得且毒性低，还可实现合金相中ag/pt比例的灵活调变，得到的ag-pt合金活性中心性能优异。在负载相同重量贵金属的情况下，相较于pt基催化剂，ag-pt合金催化剂催化氧化性能有所提高，降低了催化剂的成本。

18、本专利技术中提供的制备方法通过高温臭氧焙烧实现贵金属再分散，提高贵金属利用效率。

19、本专利技术中提供的制备方法操作简便，适合批量化生产，有望推广到多种固定床催化材料的制备中，具有广阔的应用前景。

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【技术保护点】

1.一种用于挥发性有机物脱除的催化剂，其特征在于，所述催化剂包含载体和负载在载体上的活性组分；

2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，以载体的体积为基准，所述活性组分的总负载量为10-200g/L，优选为40-160g/L。

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，以载体的体积为基准，贵金属的负载量为0.1-10g/L，优选为0.3-7g/L；和/或

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的催化剂，其中，以载体的体积为基准，Al和Ce的单一和/或复合氧化物的负载量为30-120g/L，优选为60-95g/L；除铈外的稀土元素氧化物的负载量为6-15g/L，优选为7-12g/L；氧化锌的负载量为2-12g/L，优选为4-10g/L；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的催化剂，其中，所述载体为规整结构载体，

6.一种用于挥发性有机物脱除的催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(1)中，所述贵金属的前驱体为贵金属的可溶盐，优选为醋酸盐、硝酸盐和氯化盐中的至少一种，更优选为硝酸盐；和/或

8.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(2)中，Al盐和Ce盐各自独立地选自其氯化盐、硫酸盐和硝酸盐中的至少一种；和/或

9.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(2)中，所述浓缩的条件包括：温度为60-90℃，方式为水浴加热；和/或

10.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(3)中，第一干燥的条件包括：温度为100-140℃，时间为1-6h；和/或

11.根据权利要求6-10中任意一项所述的方法，其中，各组分的用量使得以载体的体积为基准，贵金属的负载量为0.1-10g/L，优选为0.3-7g/L；Al和Ce的单一和/或复合氧化物的负载量为30-120g/L，优选为60-95g/L；除铈外的稀土元素氧化物的负载量为6-15g/L，优选为7-12g/L；氧化锌的负载量为2-12g/L，优选为4-10g/L；

12.根据权利要求6-11中任意一项所述的方法，其中，所述载体为规整结构载体，

13.根据权利要求6-12中任意一项所述的方法制备得到的催化剂。

14.权利要求1-5和13中任意一项所述的催化剂在催化氧化VOCs中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种用于挥发性有机物脱除的催化剂，其特征在于，所述催化剂包含载体和负载在载体上的活性组分；

2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，以载体的体积为基准，所述活性组分的总负载量为10-200g/l，优选为40-160g/l。

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，以载体的体积为基准，贵金属的负载量为0.1-10g/l，优选为0.3-7g/l；和/或

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的催化剂，其中，以载体的体积为基准，al和ce的单一和/或复合氧化物的负载量为30-120g/l，优选为60-95g/l；除铈外的稀土元素氧化物的负载量为6-15g/l，优选为7-12g/l；氧化锌的负载量为2-12g/l，优选为4-10g/l；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的催化剂，其中，所述载体为规整结构载体，

6.一种用于挥发性有机物脱除的催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：

...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东越，姜秋桥，王若瑜，宋海涛，刘俊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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