[发明专利]一种催化燃烧催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化燃烧催化剂及其制备方法，具体地说涉及一种高寿命及稳定性的催化燃烧催化剂及其制备方法。

背景技术

挥发性有机物（VOCs）产生于石油炼制行业以及电子、印刷、涂料、油漆加工行业。大量排放的有机废气不但污染环境，还严重危害人类的健康。随着人们生活水平的提高，对生活环境的要求也越来越高，该种类气体的有效处理引起了人们广泛关注。在处理VOCs的技术中，催化燃烧法具有高效、低温的特点，得到越来越普遍的应用。为了保证废气的流通，减少压降损失，催化燃烧大都采用多孔的耐高温的负载型催化剂，该催化剂一般通过在多孔载体表面涂层，然后负载活性组分的方法制备。

CN88100589公开了一种用于净化废气的催化剂，包括单块结构的蜂窝状载体和沉积在蜂窝状载体上的覆层，该覆层是用一种含有以平均颗粒直径在0.5至20微米范围内的难熔无机氧化物的催化剂组合物来形成的，在难熔无机氧化物上具有以高浓度沉积的铂和/或钯和铑。此种催化剂是通过采用含催化剂组合物的含水稀浆来涂覆蜂窝状载体和煅烧涂覆的载体而产生的。CN1415410A公开了一种催化燃烧催化剂及其制备方法。解决了现有技术中催化燃烧催化剂的贵金属组分利用率低、分散不均匀的问题。该催化剂采用贵金属Pt为活性组分，通过有机酸竞争吸附的方式分布于蜂窝陶瓷载体表面，其中贵金属担载量为每升0.5～4gPt，载体涂层的组成为活性Al₂O₃20%～80%,TiO₂10%～40%，CeO₂5%～30%，ZrO₂5％～20％。CN1488435公开了一种用于有机废气净化处理的催化燃烧催化剂，由块状的蜂窝陶瓷载体骨架与涂覆其上的涂层以及贵金属活性组分组成。催化剂的涂层由Al₂O₃、SiO₂和一种或几种碱土金属氧化物共同形成的复合氧化物组成。

以上所述的有机废气催化燃烧催化剂大都采用蜂窝载体、浆液涂层和贵金属浸渍的方法制备，贵金属作为活性组分的催化燃烧催化剂具有活性高的优点，对普通有机废气具有很高去除率。值得关注的是，涂层是催化剂重要的组成部分，上述催化剂由于涂层上量和结合强度的问题，存在稳定性差，寿命短、耐磨性能差的缺点。随着上游装置工况的变化，气速、气量和气体的组成都会有波动，良好的涂层需要具有良好的耐磨性能的同时提供大的比表面积，从而保证废气处理装置具有稳定而长期的高去除率。因此，开发出拥有高结合强度和耐磨性能涂层的催化燃烧催化剂具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种催化燃烧催化剂及其制备方法，该催化剂在处理有机废气的催化燃烧过程中具有长寿命及高去除率等优点，从而保证催化燃烧装置长期稳定运行。

一种催化燃烧催化剂，以蜂窝陶瓷为载体，蜂窝陶瓷载体表面依次有铝溶胶涂层和浆液涂层，铝溶胶涂层位于陶瓷载体和浆液涂层之间，在浆液涂层表面负载有Pt、Zr、La金属元素活性组分，Pt、Zr、La金属元素摩尔比为0.1～1：1.5～4.5：1.5～4，贵金属Pt活性组分的担载量为每升催化剂0.2～3.5g。 

本发明中蜂窝陶瓷载体一般选用堇青石为原料制成。浆液涂层中按浆液涂层的总重量计，含有40%～80%的Al₂O₃，2%～15%的二氧化钛，其余组分为铈、锆、镧、铜和锰的氧化物，金属摩尔比为：Ce：Zr：La：Cu：Mn=1.5～4.5:1～2.5:1～2.5:0.1～1。铝溶胶涂层采用自制溶胶，具有高粘结性和良好的分散性。

一种催化燃烧催化剂的制备方法，包括载体预处理过程、铝溶胶配制过程、浆液涂层的配制过程、载体的铝溶胶涂覆过程、浆液涂覆过程和金属活性组分负载过程。

本发明方法中所述的蜂窝陶瓷载体预处理过程首先将蜂窝载体放置于质量浓度为0.5%～2%的稀盐酸中浸泡1～6小时，将载体与液体置于超声清洗机中清洗0.5～4小时，取出后在60℃～150℃下烘0.5～6小时；烘干后的载体再焙烧4-6小时得到清洁干燥的载体。

本发明方法中所述的铝溶胶配置过程，首先配置质量浓度为3%～6%的羧甲基纤维素溶液，配置方法可采取分步溶解的方法，可通过加热的方法加快溶解速度；将拟薄水铝石加入到羧甲基纤维素溶液中，在搅拌的同时滴加浓硝酸。搅拌一定时间后，加热至70-90℃，继续滴加硝酸至完全胶溶，控制溶液pH值为1~5，陈化20-30小时，得到乳白色铝溶胶。