[发明专利]一种复合氧化物催化燃烧催化剂及其制备方法和应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域，特别涉及一种复合氧化物催化燃烧催化剂及其制备方法，以及在催化燃烧挥发性有机废气(VOCs)中的应用。

(二)背景技术

可挥发性有机废气(VOCs)产生于石油化工、涂料、制药、橡胶等生产过程，以及印刷、烤漆、电子元器件的脱脂、胶片织物涂层等工艺过程。其大量排放不仅对局部区域生态环境、地球环境产生负面的影响，同时也给人类健康带来严重的危害。根据VOCs的不同种类以及产生场所，可采用不同的处理方法。一些浓度较高且组分单一的VOCs，适宜采用冷凝、液体吸收和活性炭吸附等方法，使有机化合物得到有效的回收利用。然而对于大多数工业实际排放的VOCs来说，其浓度往往较低，成份也较为复杂，回收利用价值不大，因此采用破坏技术是较为可行的方法。相比较于生物降解法、光催化和热焚烧技术，催化燃烧技术更为高效、节能和环境友好，它是借助催化剂使有机物废气在较低的起燃温度下进行无焰燃烧，分解成二氧化碳和水蒸气，并放出大量热量实现反应的自供热。

目前以堇青石陶瓷为载体的整体型复合氧化物催化剂制备通常采用悬浮液浸涂技术[Barbero，B.P.，L.Costa-Almeida，et al.Chemical Engineering Journal，2008，139(2)：430-435；卢晗锋，黄海风，陈银飞，高校化学工程学报，2009，]和直接湿浸渍技术[CN200510062205.3；CN92100437.0]，悬浮液浸涂要求先合成具有高活性的纳米复合氧化物颗粒催化剂，然后加入水和粘结剂配制浆液，通过浸涂技术在堇青石表面涂覆一层催化剂氧化物颗粒，这种制备工艺复杂，而且复合氧化物颗粒涂覆不牢固、浆液损失量大，制备成本高。直接湿浸渍技术(Vergunst T，Applied Catalysis A：General，2001，213：179-187.Lou，J.C，Environmental Engineering Science，2009，26(7)：1267-1273)则直接在在载体表面浸渍金属硝酸盐溶液，具有工艺简单、价格低廉的优势，但是所制得的催化剂活性组分往往比表面积低，分散性差，并且易与载体表面发生相互作用，不易形成氧化物活性相。

(三)发明内容

本发明目的是针对现有悬浮液浸涂和直接浸渍制备技术中工艺复杂、成本高、以及复合氧化物比表面积低，分散性差，不易形成活性相的缺点，提供一种原位燃烧制备方法，无需涂层和粘结剂，表面氧化物可以高度分散在堇青石表面，所形成的复合氧化物活性相具有高比表面积和高活性，适合催化燃烧降解各类VOCs。

本发明采用的技术方案如下：

一种复合氧化物催化燃烧催化剂，所述的催化剂以堇青石材质的蜂窝陶瓷为载体，负载有复合氧化物为活性组分，所述复合氧化物为由Cu、Mn、Ce、Zr、Ti组成的氧化物，所述复合氧化物的负载量为2～20wt％，所述复合氧化物中Cu、Mn、Ce、Zr、Ti的物质的量之比为1.0∶0.5～8.0∶0.5～8.0∶0.2～2.0∶0.2～4.0。本发明所指的复合氧化物中的Cu、Mn、Ce、Zr、Ti是指复合氧化物中Cu、Mn、Ce、Zr、Ti各自的金属离子，为了表述的简化，在本发明中都分别称为Cu、Mn、Ce、Zr、Ti。

所述由Cu、Mn、Ce、Zr、Ti组成的氧化物是由可溶于水的Cu盐、Mn盐、Ce盐、Zr盐、Ti盐的混合物在400～700℃温度下焙烧得到，焙烧后得到的复合氧化物中氧的含量是确定的。

所述复合氧化物中Cu、Mn、Ce、Zr、Ti的物质的量之比优选为1.0∶1～5∶1～5∶0.2～0.5∶0.4～0.8。

所述复合氧化物的负载量是以载体堇青石材质的蜂窝陶瓷的质量来计量。