[发明专利]一种处理工业废气的稀土钙钛矿型催化剂及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理工业废气的稀土钙钛矿型催化剂及其制备方法、应用，属于大气污染治理技术和环保催化材料领域。

技术背景

石油化工企业的生产、材料的制造与加工、汽车行业的工业化以及电厂化石燃料的燃烧过程中均会排放大量工业废气，导致环境污染日益严重。我国工业废气年排放量随着国民经济的发展，也呈现快速增长的趋势。工业废气包括挥发性有机气体（VOCs）和CO等有毒有害气体，VOCs是一类疏水及持久性有机污染物，对环境、动植物生长及人体健康均会造成巨大危害；CO则是典型的可燃、有毒化合物，也是大气中的主要污染物之一。目前国内外工业废气的消除方法主要以催化燃烧为主。催化燃烧法因具有起燃温度低、能耗低、效率高、无二次污染、适用范围广等优点，已成为当前工业废气治理行业研究、应用的主流和发展方向，而制备高效、廉价的催化剂又是催化燃烧法技术的核心。现有催化燃烧的催化剂主要分为贵金属和非贵金属催化剂，其中贵金属主要包括Pt、Pd、Au等，而非贵金属主要采用具有催化氧化还原特性能的过渡元素的复合氧化物或混合物,如 Ti、Cr、Mn、Fe、 Co、 Ni、 Cu和 Zn等。中国专利CN101439290A涉及净化有机废气的钙钛矿型催化剂及其制备方法，一次性在涂层改性的堇青石载体上负载镧、锶、钴和锰混合氧化物，该催化剂具有催化效率高、制备简单和成本低易于推广等特点，然而该催化剂易被工业废气中还原性气体(CO)还原而失活。中国专利CN1243768A公开了一种CO催化燃烧催化剂及其制备方法，该催化剂虽具有较高的CO催化燃烧转化效率，但对VOCs的催化燃烧效果较差，且需使用较高含量的贵金属元素，不仅价格昂贵，且具有抗毒能力差和普遍实用性能差等缺点，另外废旧的催化剂还需专门的固废处理。因此，研发能够同时处理VOCs和CO的过渡态金属氧化物及其与稀土金属相复合的高效、廉价催化剂来替代贵金属催化剂已成为国内外催化燃烧催化剂研究的热点和趋势。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处，提供一种处理工业废气的稀土钙钛矿型催化剂及其制备方法、应用，其活性组分为La_xM_1-xCo_yN_1-yO₃ (M=Ba，Ca；N=Mn，Fe，Ni)，其中0.1≤x≤1，0.1≤y≤1。该催化剂适合多种工况条件，具有催化效率高、稳定性好和抗毒能力强等特点，即可在300℃、空速为20 000 h^-1条件下实现对苯的完全催化燃烧，与同类催化剂相比，完全催化燃烧苯的温度降低约50℃；亦可在150℃、空速为10 000 h^-1条件下实现对体积分数为1.5% CO完全氧化，比同类催化剂的完全催化燃烧温度降低约100℃；该催化剂以稀土钙钛矿型氧化物为活性组分负载在自制或天然无机材料载体上，活性组分的质量分数为5~20%，成本更为低廉。本发明的另一个目的是提供上述催化剂的制备新方法，采用柠檬酸盐浸渍法制备了该类催化剂，具有制备工艺简单、快速、廉价的优点，所得催化剂同时具有处理工业废气中VOCs和CO的能力。

本发明涉及的一种处理工业废气的稀土钙钛矿型催化剂及其制备方法、应用是采取以下技术方案实现：

一种处理工业废气的稀土钙钛矿型催化剂，其特征在于所述催化剂以稀土钙钛矿型氧化物ABO₃为活性组分，选用的载体为自制堇青石载体或天然无机材料载体，以载体的质量为基准，活性组分负载量的质量百分含量为5~20%。

所述活性组分稀土钙钛矿型氧化物ABO₃中，A位元素为La、M，B位元素为Co、N，通式为La_xM_1-xCo_yN_1-yO₃（M=Ba，Ca；N=Mn，Fe，Ni），其中0.1≤x≤1，0.1≤y≤1；且A位元素La、M的摩尔比为x：1-x；B位元素Co、N的摩尔比为y：1-y；A位元素总摩尔量、B位元素总摩尔量与络合剂的摩尔比为1:1:1~2。