一种用于催化氧化挥发性有机物的介孔金属氧化物负载钯催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种用于催化氧化挥发性有机物的介孔金属氧化物负载钯催化剂及其制备方法。本发明专利技术的催化剂包括贵金属钯和至少一种选自过渡金属的具有介孔结构的金属氧化物。催化剂的制备方法为共沉淀法、软模板法和硬模板法。本发明专利技术催化剂采用的原料无毒无害，制备方法简单易行，所制备的催化剂对挥发性有机物具有催化活性高、CO2生成选择性优异等特点，适用于工业废气和室内污染源挥发性有机物的催化净化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种催化剂，具体涉及一种用于催化净化挥发性有机物的介孔金属氧化物负载钯催化剂，特别涉及一种用于以化学工业尾气为代表的室外源和以室内材料的气体释放为代表的室内源挥发性有机物催化净化的介孔金属氧化物负载钯催化剂。
技术介绍
近年来，由挥发性有机污染物(VOCs)，所带来的空气污染问题日趋受到人们的关注。苯系物在工农业生产及其人类生活中被广泛应用，是最常见的一类VOCs，有较大的毒性，可严重危害人体健康(A Jones, Atmos Environ, 1999, 33,4535, J J Spivey, IndustEngineer Chem Res，1987，26，2165)。目前，去除苯系物的主要方法很多，如:有吸附法、焚烧法、光催化法和催化氧化法等(F I Khan, et al., J Loss Prevent Pro Indust, 13,527)。其中，催化氧化法是去除VOCs的最有效方法，也是苯系物去除领域的前沿研究热点(T Garcia, et al., Appl Catal B:Environ, 2006,62,66, H Einaga, et al., J Catal,2004，227，304)。完全催化氧化VOCs的研究主要集中在贵金属催化剂和金属氧化物催化剂。贵金属催化剂被公认为具有非常好的完全催化氧化VOCs性能。相对于Pt来说，贵金属Pd具有更高的热稳定性，低成本和较好的对挥发性有机物的催化活性(s Huang, et al., CatalToday, 2008,139,15)。Huang 等(S Huang, et al.，Catal Today, 2008,139,15)研究了氧化铝负载不同贵金属催化氧化邻-二甲苯的活性，发现负载贵金属Pd的催化剂活性远好于其他催化剂。同时，Kim(H S Kim, et al.，Appl Catal A:Gen，2005，280，125)、Guisnet (PDege, et al., Appl Catal B:Environ, 2000, 27,17)和 Huang (S Huang, et al., CatalToday, 2008，139，15)等均证实了负载Pd催化剂对苯系物具有很好的催化氧化能力。近年来，有序介孔过渡金属氧化物具有均一的孔径分布和更为开放的孔系统而受到广泛关注(P Yang, et al.，Nat, 1998, 396,152, B Lee, et al.，Chem Commun, 2001,2118, F Jiao, et al., J Am Chem Soc，2006，128，5468，A Rumplecker,et al.,Chem Mater,2007,19,485, A K Sinha, et al., Angewandte Chem, 2007,119, 2949, H Tiiysiiz, et al.,Chem Commun, 2008,4022)。很多研究者(A Rumplecker, et al., Chem Mater, 2007,19,485,A Sayari, et al., Micropor Mater,1997,12,149, M Kruk, et al., Chem Mater,2001,13,3169，B Tian, et al., J Am Chem Soc，2004，126，865，T Tsoncheva, et al., Appl CatalB:Environ,2009,89,365,Y Xia，et al.,Catal Commun, 2010,11,1171)以不同结构的氧化硅(如SBA-15，SBA-16，KIT-6等)为硬模板合成了介孔Co3O4材料，其介孔结构与这些模板是对映体，具有原模板的空间构型，如:SBA_15 (2d_hexagonal p6mm), KIT-6 (bicontinuouscubic Ia3d)和SBA-16 (lm3n)。通过考察其催化氧化直链VOCs能力，发现介孔结构具有更为开放的孔系统，利于反应物的吸附和扩散(H Tuysuz, et al.，Chem Commun, 2008,4022,Y Xia, et al., Catal Commun,2010,11,1171, J Deng, et al., J Phys Chem C,2010,114,2694)。这些独特的物理化学性质使得有序介孔过渡金属氧化物不仅可以用作催化剂还可以作为载体(H Tiiysiiz, et al., Chem Commun, 2008,4022, C Y Ma, et al., J Am Chem Soc,2010，132，2608)。关于贵金属负载于介孔金属氧化物催化剂用于催化氧化VOCs的报道较少，目前只有 Ma(C YMa, et al.，JAm Chem Soc，2010，132，2608)报道了在介孔 Co3O4 上负载了 Au用于催化氧化乙烯。而贵金属Pd负载于介孔金属氧化物催化剂的制备以及催化挥发性有机物的活性还未见报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，为了解决现有金属氧化物催化剂体系低温活性差、CO2选择性低等缺点，本专利技术首次提供了一种介孔金属氧化物负载Pd催化剂及其制备方法，可以用于化学工业废气与室内空气中挥发性有机物的催化净化。本专利技术的催化剂包括贵金属钯和至少一种选自过渡金属的具有介孔结构的金属氧化物。所述的催化剂中，过渡金属包括:钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)、钥(Mo)、锝(Tc)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、银(Ag)、镉(Cd)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)、钼(Pt)、金(Au)或其2者或2者以上的混合物；作为优选，所述过渡金属选自钴(Co)、铈(Ce)和锰(Mn)中的任意一种或其2者或2者以上的混合物。在所述的催化剂中，钯(Pd)元素和过渡金属元素的摩尔比为0.005-0.1，优选0.0l-0.02ο本专利技术的目的之一还在于提供一种介孔金属氧化物负载钯催化剂的制备方法。本专利技术所述介孔金属氧化物负载钯催化剂，其制备方法可以为共沉淀法、软模板法和硬模板法等。所制备的催化剂中，过渡金属氧化物具有介孔结构。一.共沉淀法(I)将Pd盐和过渡金属盐配成混合溶液，所述混合溶液中，以金属元素的摩尔比计，钯和过渡金属的比例为0.005 0.1 ;(2)以过量碳酸钠作为沉淀剂，在60 120°C温度条件下搅拌0.5 48h ;(3)进行抽滤和洗涤，得到滤饼；(4)将滤饼烘干，于300 800°C在空气中焙烧，得到所述介孔金属氧化物负载钯催化剂；优选地，所述步骤(I)中，所述钯盐优选氯化钯、硝酸钯、硫酸钯中的至少一种，包括其2者或2者以上的混合物；优选地，所述步骤(I)中，所述过渡金属的盐包括钴盐或铈盐或锰盐或其2者或2者以上的混合物。所述钴盐优选硝酸钴和硫酸钴中的至少一种，包括其2者或2者以上的混合物；铺盐优选为氯化亚铺、硝酸铺、硝酸铺铵、硫酸铺中的至少一种，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于催化氧化挥发性有机物的介孔金属氧化物负载钯催化剂，其特征在于，所述催化剂包括贵金属钯和至少一种选自过渡金属的具有有序介孔结构的金属氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种用于催化氧化挥发性有机物的介孔金属氧化物负载钯催化剂，其特征在于，所述催化剂包括贵金属钯和至少一种选自过渡金属的具有有序介孔结构的金属氧化物。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述过渡金属包括:钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、猛(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、钇(Y)、错(Zr)、铌(Nb)、钥(Mo)、锝(Tc)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、银(Ag)、镉(Cd)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)、钼(Pt)、金(Au)或其2者或2者以上的混合物； 优选地，所述过渡金属选自钴(Co)、铈(Ce)和锰(Mn)中的任意一种。3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述钯(Pd)元素和过渡金属元素的摩尔比为 0.005-0.1，优选 0.01-0.02。4.一种如权利要求1所述的催化剂的制备方法，所述的制备方法为共沉淀法，软模板法或硬模板法。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的共沉淀法包括如下步骤: (1)将Pd盐和过渡金属盐配成混合溶液，所述混合溶液中，以金属元素的摩尔比计，钯和过渡金属的比例为0.005 0.1 ; (2)以过量碳酸钠作为沉淀剂，在60 120°C温度条件下搅拌0.5 48h ; (3)进行抽滤和洗涤，得到滤饼； (4)将滤饼烘干，于300 800°C在空气中焙烧，得到所述钯基复合金属氧化物催化剂； 优选地，所述步骤(I)中，所述钯盐优选氯化钯、硝酸钯、硫酸钯中的至少一种，包括其2者或2者以上的混合物； 优选地，所述步骤(I)中，所述过渡金属的盐包括钴盐或铈盐或锰盐或其2者或2者以上的混合物。所述钴盐优选硝酸钴和硫酸钴中的至少一种，包括其2者或2者以上的混合物；铺盐优选为氯化亚铺、硝酸铺、硝酸铺铵、硫酸铺中的至少一种，包括其2者或2者以上的混合物；锰盐优选硝酸锰、硫酸锰、氯化锰中的至少一种，包括其2者或2者以上的混合物； 优选地，所述步骤(2)中，所述搅拌时间优选I 24h,进一步优选4 15h,例如5h、6h、8h 或 12h ； 优选地，所述步骤(2)中，所述温度优选为60 100°C，更优选70 98°C，进一步优选80 95 ； 优选地，所述步骤(3)中，所述洗涤优选采用去离子水洗涤，洗涤次数优选I 5次，例如2 4次，包括3次； 优选地，所述步骤(4)中，所述烘干优选于80 120°C下烘干；进一步优选放入烘箱中于80 120°C烘干；更烘干时间优选为I 36h，更优选2 24h，进一步优选4 12h ; 优选地，所述步骤(4)中，所述焙烧优选经马弗炉于300 800°C空气中焙烧；所述焙烧时间优选I 24h，优选2 12h，进一步优选3 6h。6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述软模板法，包括如下步骤: (1)将Pd盐和过渡金属盐配成混合溶液，所述混合溶液中，以金属元素的摩尔比计，钯和过渡金属的比例为0 .005 0.1 ; (2)在室温条件下搅拌0.5 2h后，加入软模板搅拌l_24h后，将溶液移至内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内； (3)将反应釜在80 200°C条件下放置I 12d; (4)将所得产物离心洗涤、烘干，于300 800°C在空气中焙烧，得到所述钯基金属氧化物催化剂； 优选地，所述步骤(1)中，所述钯盐优选氯化钯、硝酸钯、硝酸钯、硫酸钯中的至少一种，包括其2者或2者以上的混合物； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，王亚飞，张长斌，王少莘，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：