【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种贵金属涂层-载体催化剂。更具体而言，本专利技术涉及在载体上涂覆有贵金属涂层的贵金属涂层-载体催化剂及其制备方法。本专利技术还涉及贵金属涂层-载体催化剂在催化氧化处理含低碳烷烃挥发性有机物(voc或vocs)中的应用。
技术介绍
1、近年来随着国家对环保要求的日益提高，吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法、高温焚烧法以及催化氧化法等回收技术广泛应用于各种含挥发性有机物(voc或vocs)的废气的回收/治理。其中，吸附法适用于500-3000h-1较低的空速下脱除废气中低浓度的挥发性有机污染物的处理，具体采用多孔基体吸附截留的方式将高沸点的组成(c5以上)吸附在其表面或孔道，这一过程几乎不发生化学反应，吸附饱和后的基体需要再生解吸以获得再次吸附性能，基体的使用周期在1-2年后作为危险固废处置。吸收法基于相似相溶原理采用高沸点的溶剂(如低温柴油)将vocs中的高沸点组成吸收形成富液，富液经过解吸后返回体系中再次用于吸收。冷凝法是根据有机物在不同温度下的饱和蒸气压不同，通过降温和/或加压方式将有机物冷凝为液体，从气相中去除加以净化的过程。膜分离过程可采用有机聚合膜、无机膜和生物膜，然而这些膜材料存在通量低、选择性差和不适合高空速处理等缺点。高温焚烧发对于温度要求很高，一般超过800℃，虽然可以达标治理，但要补充大量的助剂易燃气体如天然气等保持燃烧的温度，能量消耗大。
2、与上述各方法相比，催化氧化法是在催化剂的作用下使有机废气发生无焰燃烧，具有选择性高和反应温度低等优点，其反应温度一般低于500℃，产物是无毒的
3、在以上的公开专利中，在催化剂涂层过程中均采用氧化铝、氧化钛为初级涂层组分，而后负载活性金属或活性金属氧化物，涂层的稳定性不仅影响催化剂的寿命，而且龟裂脱落的涂层粉化也会使得固定床床层压降升高、反应不可控因素增多。同时，由于低碳烷烃特别是乙烷和丙烷属于非甲烷总烃中极难催化氧化的有机物，通常催化氧化转化乙烷、丙烷的反应温度为450-600℃。因此，开发热稳定性好、抗冲刷强度高、与基体结合效果好，并且适用于低碳烷烃催化氧化的高活性涂层催化剂受到了更多的关注。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中的技术问题，本专利技术人在现有技术的基础上经过刻苦的研究，结果发现，通过在载体上涂覆包含贵金属组分和助剂组分的涂层，其中，所述涂层基材选自氧化铝、凹凸棒土、高岭土、蒙脱土中的至少一种以及ceo2、tio2、ce-zr、ce-la-zr、ce-ti、la-zr、la-ti相应金属氧化物中的至少一种基材，由此，制备出贵金属涂层-载体催化剂(本专利技术中，简称“本专利技术催化剂”或“催化剂”)，本专利技术的催化剂表现出良好的含低碳烷烃vocs催化氧化转化性能和热稳定性能，由此完成了本专利技术。
2、具体而言，本专利技术涉及以下方面的内容。
3、一种贵金属涂层-载体催化剂，其特征在于，包括载体和覆盖于载体的涂层，所述涂层包含涂层组分和活性金属组分，所述活性金属组分包含贵金属组分和助剂组分，所述涂层组分包含选自氧化铝、凹凸棒土、高岭土、蒙脱土中的至少一种基材以及ceo2、tio2、ce-zr、ce-la-zr、ce-ti、la-zr、la-ti相应金属氧化物中的至少一种；
4、其中，所述贵金属为选自pt、pd、ru、rh、au、ir、ag元素的至少一种，优选为选自pt与pd的组合、pt与ru的组合、pt与au的组合、pt与ir、pd与ru的组合中的至少一种组合，
5、所述助剂组分包含选自组a元素的至少一种，助剂优选自ce与mo的组合、ce与mn的组合、ce和co的组合、ce与fe的组合、ce和ni的组合、ce和bi的组合、ce与cr的组合、la与mn的组合、la与fe的组合、la和co的组合、la和ni的组合、la和bi的组合中的至少一种组合，
6、组a：li、na、k、rb、cs、ca、mg、ba、sr、ti、cr、mo、w、fe、co、ni、re、zn、mn、ga、al、sn、pb、bi、sb、la、ce、zr；
7、基于所述贵金属涂层-载体催化剂的总体积，贵金属的含量(以贵金属单质计)为200～3000g/m3，优选为300～1800g/m3，助剂的含量(以助剂的单质计)为5～150kg/m3，优选为10～100kg/m3，涂层组分的含量为30～200kg/m3，优选为50～200kg/m3。
8、本专利技术还提供一种贵金属涂层.载体催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
9、(1)将选自氧化铝、凹凸棒土、高岭土、蒙脱土中的至少一种基材以及ceo2、tio2、ce-zr、ce-la-zr、ce-ti、la-zr、la-t本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种贵金属涂层-载体催化剂，其特征在于，包括载体和覆盖于载体的涂层，所述涂层包含涂层组分和活性金属组分，所述活性金属组分包含贵金属组分和助剂组分，所述涂层组分包含选自氧化铝、凹凸棒土、高岭土、蒙脱土中的至少一种以及CeO2、TiO2、Ce-Zr、Ce-La-Zr、Ce-Ti、La-Zr、La-Ti相应金属氧化物中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，所述贵金属涂层-载体催化剂由载体、涂层组分和活性金属组分组成，优选所述贵金属涂层-载体催化剂仅由载体、涂层组分和活性金属组分组成。
3.根据权利要求1所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，所述涂层组分进一步选自氧化铝、凹凸棒土、高岭土、蒙脱土中的至少一种基材以及TiO2、Ce-Zr、Ce-La-Zr、Ce-Ti、La-Zr、La-Ti相应金属氧化物中的至少一种，其中，相对于涂层组分的总质量，TiO2、Ce-Zr、Ce-La-Zr、Ce-Ti、La-Zr、La-Ti相应金属氧化物中的至少一种含量为10％-80％，优选为20％-70％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，贵金属Pd与Ru的质量比例为0.2:1～5:1，优选为1.2:1～4:1。
6.根据权利要求1-3中任意一项中所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，所述涂层组分的BET比表面积为80～600m2·g-1，优选100～600m2·g-1，平均孔径为2～12nm，优选4～12nm，孔容为0.15～1.0ml·g-1，优选0.2～1.0ml·g-1。
7.根据权利要求1-3中任意一项中所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，所述载体为选自堇青石、氧化铝、氧化镁、碳化硅、钛酸铝、氧化硅、氧化锆、氧化铈、氧化钛、硅酸锆、硅酸镁、层状硅酸盐、陶瓷中的至少一种，优选所述载体的BET比表面积为0.1～5m2·g-1，孔容为小于0.02ml·g-1，优选所述载体在-196℃下的N2吸附测试的BJH方法测定中几乎检测不到微观孔容。
8.根据权利要求1-3中任意一项中所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，所述载体成型为外观为球形、片形、圆柱体、正方体、长方体、实心圆柱体或空心圆柱体、环形、星形、拉西环中的至少一种，优选所述载体具有宏观孔道，该宏观孔道为圆形、方形、三角形、六边形或者菱形中的一种或多种，优选单个宏观孔道的截面积为0.2mm2～80mm2，优选为0.5mm2～35mm2，孔壁厚度为1～4mm，优选1～2.5mm。
9.一种贵金属涂层-载体催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.权利要求9所述的制备方法，其中，所述胶溶剂为选自无机酸、无机碱、多元羧酸、一元醇、多元醇、多元胺、纤维素类衍生物、羧酸盐中的至少一种，优选为选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、高氯酸、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化锂、甲醇，乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、甘油、季戊四醇、乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、己二胺、尿素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟甲基丙基纤维素、羧甲基纤维素、硬脂酸镁和硬脂酸钠中的至少一种。
11.权利要求9中任一项所述的制备方法，其中，所述步骤(2)包括以下步骤：
12.权利要求9中任一项所述的制备方法，其中，所述助剂组分是选自组A元素的至少一种，助剂优选自Ce与Mo的组合、Ce与Mn的组合、Ce和Co的组合、Ce与Fe的组合、Ce和Ni的组合、Ce和Bi的组合、Ce与Cr的组合、La与Mn的组合、La与Fe的组合、La和Co的组合、La和Ni的组合、La和Bi的组合中的至少一种组合，
13.权利要求9-12中任一项所述的制备方法，其中，所述贵金属组分的前驱体的溶液或者悬浊液中和/或所述助剂组分的前驱体的溶液或者悬浊液中，可以添加络合剂、稳定剂、pH调节剂中的至少一种。
14.权利要求9-13中任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)和(3')中，焙烧的温度为200～580℃，优选200～550℃，进一步优选250～550℃；焙烧时间为2～20小时，优选4～16小时。
15.权利要求1至8任一项的贵金属涂层-载体催化剂或者按照权利要求9-14中任一项的制备方法制备的贵金属涂层-载体催化剂在催化氧化含挥发性有机物中的应用。
16.权利要求1至8任一项的贵金属涂层-载体催化剂或者按照权利要求9-15中任一项的制备...
【技术特征摘要】
1.一种贵金属涂层-载体催化剂，其特征在于，包括载体和覆盖于载体的涂层，所述涂层包含涂层组分和活性金属组分，所述活性金属组分包含贵金属组分和助剂组分，所述涂层组分包含选自氧化铝、凹凸棒土、高岭土、蒙脱土中的至少一种以及ceo2、tio2、ce-zr、ce-la-zr、ce-ti、la-zr、la-ti相应金属氧化物中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，所述贵金属涂层-载体催化剂由载体、涂层组分和活性金属组分组成，优选所述贵金属涂层-载体催化剂仅由载体、涂层组分和活性金属组分组成。
3.根据权利要求1所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，所述涂层组分进一步选自氧化铝、凹凸棒土、高岭土、蒙脱土中的至少一种基材以及tio2、ce-zr、ce-la-zr、ce-ti、la-zr、la-ti相应金属氧化物中的至少一种，其中，相对于涂层组分的总质量，tio2、ce-zr、ce-la-zr、ce-ti、la-zr、la-ti相应金属氧化物中的至少一种含量为10％-80％，优选为20％-70％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，贵金属pt与其他贵金属的质量比例为0.2:1～5:1，优选为0.3:1～4:1。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，贵金属pd与ru的质量比例为0.2:1～5:1，优选为1.2:1～4:1。
6.根据权利要求1-3中任意一项中所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，所述涂层组分的bet比表面积为80～600m2·g-1，优选100～600m2·g-1，平均孔径为2～12nm，优选4～12nm，孔容为0.15～1.0ml·g-1，优选0.2～1.0ml·g-1。
7.根据权利要求1-3中任意一项中所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，所述载体为选自堇青石、氧化铝、氧化镁、碳化硅、钛酸铝、氧化硅、氧化锆、氧化铈、氧化钛、硅酸锆、硅酸镁、层状硅酸盐、陶瓷中的至少一种，优选所述载体的bet比表面积为0.1～5m2·g-1，孔容为小于0.02ml·g-1，优选所述载体在-196℃下的n2吸附测试的bjh方法测定中几乎检测不到微观孔容。
8.根据权利要求1-3中任意一项中所述的贵金属涂层-载体催化剂，其中，所述载体成型为外观为球形、片形、圆柱体、正方体、长方体、实心圆柱体或空心圆柱体、环形、星形、拉西环中的至少一种，优选所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘经伟，孟杰，朱伟，李泽壮，徐骏，杨丽华，
申请(专利权)人：中国石化扬子石油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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