【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环保催化材料的，尤其涉及一种用于vocs废气催化燃烧铂基整体式催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、挥发性有机物(vocs)是指常温下饱和蒸气压大于70pa，常压下沸点在260℃以内的有机化合物，在工业生产中主要产生于石油石化、机械涂装、印刷、油漆涂料、电子等行业，主要成分为苯、甲苯、二甲苯及非甲烷总烃等物质，这些物质进入大气候经过光化学作用形成二次有机气溶胶，是我国当前区域型复合型空气污染的主要贡献者之一。
2、目前，vocs治理技术分为回收和销毁技术。其中回收技术主要有吸附法、吸收法、冷凝回收法、膜分离技术等。销毁技术主要有直接燃烧法、等离子体法、生物降解、光催化法和催化燃烧法等，而催化燃烧法是目前起燃温度低、能耗低、去除率最高、操作方便易行、无二次污染、适用范围广等优点已得到广泛应用。然而我国工业应用的催化燃烧催化剂大部分仍以进口催化剂为主，且以pt、铂、rh等贵金属为活性组分，堇青石蜂窝陶瓷为载体。
3、现阶段国内外催化燃烧所用催化剂主要分为贵金属系列和过渡族金属氧化物系列两大类，贵金属系列以pt、铂、rh等贵金属为活性组分，此类催化剂活性高、寿命长；过渡族金属氧化物系列主要是cu、la、sr、y、mn等金属氧化物，此类催化剂价格低廉，在一定条件下可达到贵金属催化剂的催化效果，但该类催化剂耐久性差，使用寿命短，一定程度上限制了其使用。
4、cn102872920a公开的方法中，将预处理后的蜂窝陶瓷载体负载涂层、干燥和焙烧，涂覆活性金属组分制备成催化剂，解决了涂层易龟裂
5、以上所述的有机废气催化剂都是采用蜂窝陶瓷载体，浆料涂层和贵金属涂覆的方法制备，这种方法，制备工艺过程复杂，周期过长。并且助剂粉末、活性al2o3涂层、载体三者之间的结合强度低，容易龟裂、脱落，直接影响催化活性。整体来看，上述催化剂都存在稳定性差、处理高温高速的vocs废气时催化剂涂层易脱落，活性低，易失活且对不同有机废气的适应性差等不足之处。因此，开发出涂层结合牢固且稳定性、活性较高，适应性广泛的催化剂势在必行。
技术实现思路
1、针对催化燃烧所用催化剂稳定性差、活性低的技术问题，本专利技术提出一种用于vocs废气催化燃烧铂基整体式催化剂及其制备方法和应用，本专利技术方法制备的整体式催化剂，催化活性高、贵金属使用量少、涂层结合牢固度高、综合使用成本低、操作流程简单，适用于大规模工业化生产。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种用于vocs废气催化燃烧铂基整体式催化剂，以堇青石蜂窝陶瓷为载体，涂覆铂基活性粉体制备的浆料为催化剂活性涂层即可。即以堇青石蜂窝陶瓷材料为载体，载体上涂覆有催化剂活性涂层，所述催化剂为铂基活性材料，所述铂基活性材料包括以下质量占比的原料：ceo220～35％，zro210～20％，la2o32～3％，y2o32～3％，al2o345～55％，铂1～5％。
4、优选的，所述铂基活性材料成分包括ceo228～32％，zro213～17％，la2o32.1～2.8％，y2o32.1～2.8％，al2o346～53％，铂2.5～4.5％。
5、所述催化剂活性涂层中铂活性组分均匀分散在以活性al2o3为主的稀土材料表面的整体催化剂，此方法可确保活性组分铂和活性al2o3为主的稀土材料之间存在较强的相互作用，分散均匀，结合牢固，催化活性更高，对催化燃烧起到很强的促进作用。
6、一种用于vocs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，包括如下步骤：取前处理后堇青石蜂窝陶瓷载体，在铂基活性材料制备的浆料中充分浸渍或涂覆，取出烘干后焙烧形成铂基催化活性涂层。
7、为了确保涂层负载量达到目标值，优选在形成铂基催化活性涂层的过程中，重复所述浸渍和/或涂覆的操作，至浆料负载量达到目标值后进行烘干、焙烧。
8、所述载体前处理方式如下：将载体置于去离子水中浸泡20～40min，清洗后在80-150℃下烘干1-5h。
9、所述铂基活性材料成分包括以下质量占比原料：ceo220～35％，zro210～20％，la2o32～3％，y2o32～3％，al2o345～55％，铂1～5％。
10、所述铂基活性材料的制备方法为：将含稀土成分ceo2、zro2、la2o3、y2o3、al2o3的粉体按比例混合均匀，加入到盛有去离子水的容器中，持续机械搅拌20～60min，搅拌转速500～1500r/min，粉体搅拌均匀后，缓慢加入ph<1的氯铂酸溶液，铂含量0.02～0.06g/ml，氯铂酸的添加量根据铂基活性材料中铂的占比换算。持续搅拌12～48h，再缓慢加入还原剂硼氢化钠或水合肼使用浓度为10～20g/l，反应完成后将浆料置于离心机中离心0.5～2h，抽出多余的水分后，将滤饼取出放到容器中，加去离子水搅拌洗涤，重复离心操作6～10次，取出滤饼，100～150℃烘干2～5h，再用破碎机粉碎成粉体备用。
11、ceo2、zro2、la2o3、y2o3、al2o3的粉体粒度≧3000目
12、所述铂基活性浆料的制备方法为：铂基活性材料、去离子水、硝酸按比例放入球磨罐中球磨2～6h，球磨转速300～500r/min，将球磨好的浆料加入一定比例的去离子水，机械搅拌15～40min，使浆料混合均匀，加入一定量的去离子水稀释，即得铂基活性浆料；其中粉体占浆料比例为5～8％，球磨时硝酸和粉体比例为0.15～0.25ml/g，去离子水和粉体比例为1～2ml/g。
13、所述涂层制备过程如下：载体采用浸渍或涂覆的方式负载铂基活性粉体制备的浆料中，取出后吹扫掉多余浆料，经烘干、焙烧形成铂基整体式催化剂。浆料增重比例为100～200g/l，即每升载体上负载100～200g的浆料。烘干温度为80-120℃，烘干时间为2-4h，焙烧温度为450-600℃，焙烧时间为3-5.5h。优选为浆料增重比例为140～180g/l，烘干温度为100-120℃，烘干时间为2.5-3.5h，焙烧温度为500-600℃，焙烧时间为3.5-5h。
14、一种vocs废气催化燃烧铂基整体式催化剂在处理工业挥发性有机物废气中的应用。
15、所述应用具体为：在燃烧条件下将工业挥发性有机物废气通过所述催化剂，使所述废气转化或降解。作为一种优选方案，可以将空速10000-22000h-1将总烃浓度为180本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于VOCs废气催化燃烧铂基整体式催化剂，以堇青石蜂窝陶瓷材料为载体，载体上涂覆有催化剂活性涂层，其特征在于，所述催化剂为铂基活性材料，所述铂基活性材料包括以下质量占比的原料：CeO220～35％，ZrO210～20％，La2O32～3％，Y2O32～3％，Al2O345～55％，铂1～5％。
2.根据权利要求1所述的用于VOCs废气催化燃烧铂基整体式催化剂，其特征在于，所述载体为方形或圆形，所述载体为方形时长为5-15cm、宽为5-15cm、高为5-15cm；载体上开孔数为100-400孔/平方英寸，载体上开孔的形状为方形、六边形或圆形中的一种；所述堇青石蜂窝陶瓷材料中堇青石成分的质量份数＞90％。
3.权利要求1或2所述的用于VOCs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤为：将铂基活性粉体配置成铂基活性浆料，经浸渍或涂覆的方式负载在载体上，吹扫掉多余浆料，经烘干、焙烧形成催化剂活性涂层。
4.根据权利要求3所述的用于VOCs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，其特征在于，所述载体上浆料增重比例为100～
5.根据权利要求3所述的用于VOCs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，其特征在于，所述铂基活性粉体的制备方法为：
6.根据权利要求5所述的用于VOCs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，其特征在于，所述含铂化合物为PH<1的氯铂酸溶液，铂含量0.02～0.06g/ml；所述CeO2、ZrO2、La2O3、Y2O3和Al2O3粉体与去离子水的比例为300～550g/L。
7.根据权利要求6所述的用于VOCs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，其特征在于，所述还原剂为硼氢化钠或水合肼，还原剂的添加量与混合浆料的比例为10～20g/L。
8.根据权利要求5-7任一项所述的用于VOCs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，其特征在于，所述铂基活性浆料的制备方法为：铂基活性粉体、去离子水、硝酸混合球磨，将球磨好的浆料稀释，即得铂基活性浆料。
9.根据权利要求8所述的用于VOCs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，其特征在于，铂基活性浆料中铂基活性粉体占比为5～8wt％；球磨时硝酸和铂基活性粉体比例为0.15～0.25ml/g，去离子水和铂基活性粉体比例为1～2ml/g。
10.权利要求1或2所述的用于VOCs废气催化燃烧铂基整体式催化剂作为处理工业挥发性有机废气的应用，其特征在于，所述挥发性有机废气指乙酸乙酯、环己酮、正丁醇、丙酮、甲醇、乙醇、苯、甲苯或二甲苯中的一种或多种混合气，在空速10000-22000h-1将总烃浓度为1800-8000mg/m3的有机废气通过催化剂，其反应器入口温度为100-300℃。
...【技术特征摘要】
1.一种用于vocs废气催化燃烧铂基整体式催化剂，以堇青石蜂窝陶瓷材料为载体，载体上涂覆有催化剂活性涂层，其特征在于，所述催化剂为铂基活性材料，所述铂基活性材料包括以下质量占比的原料：ceo220～35％，zro210～20％，la2o32～3％，y2o32～3％，al2o345～55％，铂1～5％。
2.根据权利要求1所述的用于vocs废气催化燃烧铂基整体式催化剂，其特征在于，所述载体为方形或圆形，所述载体为方形时长为5-15cm、宽为5-15cm、高为5-15cm；载体上开孔数为100-400孔/平方英寸，载体上开孔的形状为方形、六边形或圆形中的一种；所述堇青石蜂窝陶瓷材料中堇青石成分的质量份数＞90％。
3.权利要求1或2所述的用于vocs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤为：将铂基活性粉体配置成铂基活性浆料，经浸渍或涂覆的方式负载在载体上，吹扫掉多余浆料，经烘干、焙烧形成催化剂活性涂层。
4.根据权利要求3所述的用于vocs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，其特征在于，所述载体上浆料增重比例为100～200g/l，所述烘干温度为80-120℃，烘干时间为2-4h；所述焙烧温度为450-600℃，焙烧时间为3-5.5h。
5.根据权利要求3所述的用于vocs废气催化燃烧铂基整体式催化剂的制备方法，其特征在于，所述铂基活性粉体的制备方法为：
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：王征，王俊超，贾祥战，
申请(专利权)人：郑州普利飞尔环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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