【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属氧化物催化剂，具体涉及一种用于vocs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、挥发性有机化合物(vocs)是指在室温下沸点介于50～260℃的一类有机化合物。vocs的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。vocs不仅能对人体健康造成伤害的同时，还是臭氧o3和二次有机气溶胶(soa)等其他有毒空气污染物的前体。近年来，随着社会生活水平的不断提高，对雾霾等空气污染等环境问题开始备受关注。因此，各国生态环境立法对于vocs的排放限制越来越严格。煤化工行业中，包括煤的气化、液化、炼焦以及低温干馏等化学工艺，是vocs的重点排放行业。在目前的vocs的处理工艺中，环保部门规定废气vocs特征污染物及排放限值如下：甲醇、乙二醇、酚类、苯、甲苯分别为50、50、4、20、15mg/m3。
2、为了减少vocs排放浓度，科研工作者提出了很多种处理vocs的方法，有吸附、吸收、膜分离、生物过滤、光催化、催化氧化等。但由于vocs的种类复杂，排放源多，排放要求严格，voc治理技术在实际的应用过程中仍然存在局限性。其中，催化氧化法是将vocs氧化成无毒的h2o与co2，避免了二次污染的产生。同时，相比于直接燃烧处理vocs尾气，催化氧化法由于催化剂的存在，降低了反应的活化能，使其具有无焰、温度低、耗能小、对设备要求小等优点。因此，催化氧化法被认为是目前最高效、经济的方法处理vocs。
3、制备廉
4、贵金属催化剂虽然表现出优秀的催化活性，但存在着容易烧结、中毒失活、价格昂贵等问题等待着解决。例如参考文献1-3中记载的技术方案。
5、参考文献1：专利公开号为cn116726915a的中国专利文献。
6、参考文献1公开了一种低贵金属含量高热稳定性vocs催化燃烧催化剂的制备，包括：1)将结构导向剂溶解在无水乙醇中，剧烈搅拌使其充分溶解获得混合溶液a；2)在混合溶液a中依次加入hno3、异丙醇铝，剧烈搅拌形成均一的透明溶液b；3)在透明溶液b中加入非贵金属盐，搅拌形成均一的混合溶液c；4)在混合溶液c中加入贵金属盐，搅拌均匀获得混合溶液d；并将混合溶液d在恒温恒湿干燥箱中老化获得糊状物；5)将糊状物干燥后在马弗炉中空气气氛下煅烧，自然冷却至室温，即得催化剂。该催化剂具有超低的贵金属含量，活性组分分布均匀，具有优异催化燃烧活性和热稳定性，主要用于低碳烷烃类vocs的催化降解。
7、参考文献2：专利公开号为cn113828329a的中国专利文献。
8、参考文献2公开了一种用于vocs催化燃烧的铂催化剂及其制备方法，该铂催化剂由载体、助剂和活性组分组成，所述载体为ceo2-zro2混合物，助剂为co3o4，活性组分为贵金属pt，载体中的ceo2和zro2的摩尔比为7:4～7:1，活性组分pt和助剂是通过pt(no3)2和co(no3)2·6h2o负载到ceo2-zro2载体来制备，pt负载量为1wt％，pt/co3o4的质量比为1:0.5～1:2。该铂催化剂，其由ceo2-zro2混合物为载体，co3o4为助剂，pt为活性组分，对甲苯、乙酸乙酯都具有高活性。
9、参考文献3：专利公开号为cn116764646a的中国专利文献。
10、参考文献3公开了一种用于挥发性有机化合物催化氧化的复合催化剂及其制备和使用方法。以酚醛树脂为碳源，合成了掺杂介孔碳的载体，随后采用水热法在载体上原位生长四氧化三钴，得到了四氧化三钴基复合催化剂。之后，采用聚乙烯吡咯烷酮辅助还原氯铂酸水溶液的方法进一步合成了低铂含量的四氧化三钴基复合催化剂。所得催化剂有高比表面积、高稳定性和优异结晶特性，同时金属pt粒径小，分布均一，在较高空速和较低温度下可实现vocs的完全催化转化，转化率可达99％以上。同时催化剂的热稳定性、耐久性和普遍适用性强，贵金属含量低，具有很高的工业应用前景。
11、过渡金属氧化物具有氧化能力强、储量丰富、不易中毒与烧结、价格廉价等优点成为了贵金属催化剂的最优替代者。例如参考文献4-8中记载的技术方案。
12、参考文献4：专利公开号为cn116408066a的中国专利文献。
13、参考文献4公开了一种vocs催化燃烧用催化剂及其制备方法。该催化剂的活性组分为莫来石(ab2o5)和钙钛矿(abo3)复合金属氧化物，其中a为sm、la、sr和ce中的一种或两种以上的组合，b为mn和/或co。该催化剂活性组分具有起燃温度低、转化效率高、耐高温性能好、价格低廉等特点，能够广泛用于vocs净化处理。
14、参考文献5：专利公开号为cn116747856a的中国专利文献。
15、参考文献5公开了一种复合催化剂及其制备方法和应用，复合催化剂包括陶瓷气凝胶载体以及活性组分，所述活性组分包括氧化铈和过渡金属氧化物。该复合催化剂中，活性组分载量高，催化活性高，稳定性高，且不含贵金属，成本低，可在较低温度下实现vocs的有效降解。
16、参考文献6：专利公开号为cn109939683a的中国专利文献。
17、参考文献6公开了一种催化燃烧vocs的三元复合氧化物型催化剂及其制备方法。本专利技术的催化剂是包含co，fe和al三种金属元素的复合氧化物，其中，n(co)/n(al+fe)＝1:1～6:1，n(al)/n(fe)＝2:1～10:1，通过调节三种金属的相对含量，调控催化剂的结构与活性。本专利技术将fe2+掺杂进coal尖晶石中，能够利用金属间的协同作用提高催化剂的催化性能，反应过程中只需少量的溶剂，绿色环保，且制备方法简单，步骤易于操作，可降低工业化运作成本，制备得到的催化剂比表面积大，孔道均匀，有利于气体传质，低温下vocs起燃活性突出、转化效率高，且具有良好的热稳定性。
18、参考文献7：专利公开号为cn109529918a的中国专利文献。
19、参考文献7公开了一种vocs催化燃烧催化剂及其制备方法和应用，以天然无机材料为载体，载体上涂有掺杂过渡金属的杂原子沸石分子筛膜，并负载过渡金属氧化物，负载量为5wt.％～20wt.％。本专利技术所制备的催化剂对低浓度的二氯甲烷催化氧化反应进行了性能评价，进出反应器的二氯甲烷由气相色谱分析。该催化剂在二氯甲烷浓度为1000～10000ppm的情况下，在气体体积空速为5000～40000h-1时、反应温度250～500℃，可将二氯甲烷催化氧化为co2、h2o和hcl。
20、参考文献8：专利公开号为cn110180575a的中国专利文献。
21、参考文献8公开一种氧还原催化剂及其制备方法与应用，方法包括步骤：将含有铜离子和钴离子的第一溶液与含有2-甲基咪唑溶的第二溶液混合形成第三溶液，对第三溶液进行加热处理，制得本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于VOCs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，焙烧以2-甲基咪唑为配体、以过渡金属Co为中心原子的ZIF-67，得到正十二面体的钴基催化剂，然后在正十二面体的钴基催化剂上负载Cu，即得到钴-铜二元金属氧化物催化剂。
2.如权利要求1所述一种用于VOCs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.如权利要求2所述一种用于VOCs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中硝酸钴和二甲基咪唑的摩尔比为1：4。
4.如权利要求2所述一种用于VOCs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中搅拌时间为30min，静置时间为24h，洗涤采用甲醇和水，真空干燥温度为60℃，干燥时间为12h。
5.如权利要求2所述一种用于VOCs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，CuO占ZIF-67的质量百分数为1、3、5、7和9wt％。
6.如权利要求2所述一种用于VO
7.如权利要求2所述一种用于VOCs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中焙烧温度为350℃，焙烧时间为3h，升温速率为3℃/min。
8.一种用于VOCs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂，其特征在于，由权利要求1-7中任一权利要求所述方法制备得到，为表面具有纳米片阵列的十二面体颗粒形态。
...【技术特征摘要】
1.一种用于vocs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，焙烧以2-甲基咪唑为配体、以过渡金属co为中心原子的zif-67，得到正十二面体的钴基催化剂，然后在正十二面体的钴基催化剂上负载cu，即得到钴-铜二元金属氧化物催化剂。
2.如权利要求1所述一种用于vocs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.如权利要求2所述一种用于vocs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中硝酸钴和二甲基咪唑的摩尔比为1：4。
4.如权利要求2所述一种用于vocs气体催化燃烧的钴-铜二元金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中搅拌时间为30min，静置时间为24h，洗涤采用甲醇和水，真空干燥温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文举，党丹，王少锋，王涵，张政，申艳敏，张巧飞，白红娟，朱陈，靳鹏，李飞，刘广宇，潘达，侯亚芳，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：
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