[发明专利]一种低温催化燃烧挥发性有机物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学催化剂及其制备技术领域，具体涉及一种低温催化燃烧挥发性有机物催化剂及其制备方法。

背景技术

挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，简称VOCs）是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa，常压下沸点低于260℃的有机化合物。主要包括芳香烃、脂肪烃、卤代烃、含氧烃、萜烃、醇、醛、酮和酯等。它们是石油化工、制药、印刷、喷漆等行业排放废气中的主要污染物。该类有机物大多具有毒性并伴有恶臭，部分还可以致癌，且多数VOCs对臭氧层有破坏作用。传统的有机废气净化方法有吸附法、冷凝法和直接燃烧法等，但它们容易产生二次污染、能耗大、易受有机废气浓度和温度的限制。而催化燃烧技术是把VOCs完全氧化成二氧化碳和水，该方法具有起燃温度低，能量消耗少；适用范围广，几乎能处理所有的VOCs；不会生成NOx等污染物，无二次污染；设备体积小；转化率高；启动能耗低，并能回收甚至输出部分热能等优点，已成为净化VOCs的一种主要方法。该方法目前所采用的催化剂多为负载型贵金属催化剂，如Pt、Pd、Ru、Au等（（1）Catal Today,1999,54:81 （2） Appl Catal B,2012，111-112:218 （3）Chem Eng J,2012,180:46）这些负载型贵金属催化剂具有起燃温度低、活性高优点，但同时存在价格昂贵、稳定性较差、抗中毒能力低等缺点，使其应用受到了一定的限制((4)Chem Lett,1999,8:801(5)J Catal,2005,232:96)。研究表明稀土及其氧化物的加入可以提高催化剂的活性、提高催化剂的热稳定性、改善催化剂的抗硫、抗铅能力((6) Appl Catal B，2009，88：305 (7) J Alloy Compd，2004，374：387)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温催化燃烧挥发性有机物催化剂及其制备方法，本发明的催化剂制备工艺简单，易放大生产，对苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙醇、丙烷低温完全氧化反应具有很高的催化活性，是一种新型、高效的催化剂，可用于工业尾气或室内污染等方面的挥发性有机物净化处理。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低温催化燃烧挥发性有机物催化剂，含有活性组分Pd、载体Al₂O₃以及助剂RE₂O₃，各组分的质量百分比为：活性组分Pd 0.1～1%，助剂RE₂O₃ 0.5～25%，载体Al₂O₃ 74～99.4%。

所述助剂RE₂O₃为Nd₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Yb₂O₃、Lu₂O₃中的一种或多种的混合物。添加了稀土助剂后的Al₂O₃载体比表面积为80～326m²/g。

所述活性组分Pd的晶粒尺寸为1～50nm。

一种制备如上所述的低温催化燃烧挥发性有机物催化剂的方法包括以下步骤：

（1）通过共沉淀的方法制备氢氧化铝及稀土氢氧化物混合物；

（2）将步骤（1）得到的混合物在空气气氛中80～120℃干燥、500～900℃焙烧，得到RE₂O₃-Al₂O₃复合氧化物；

（3）将步骤（2）得到的载体等体积浸渍活性组分的前驱体溶液，在50～120℃下干燥后于500～900℃焙烧。

步骤（3）中所述活性组分的前驱体为可溶性的钯金属无机盐-硝酸钯。

本发明的有益效果：本发明的催化剂对挥发性有机物如苯、甲苯、二甲苯、烃类、醇、醛、醚、酯等的催化燃烧反应具有很高的低温催化活性，且制备工艺简单，与通常的负载型贵金属催化剂相比，其活性更优异。这类催化剂还有望用于空气中其它挥发性有机物如卤代烃、酮等的催化燃烧消除。

附图说明

图1为实施例2中催化剂的TEM图。

图2为实施例3和对比例1中催化剂对苯催化燃烧反应转化率曲线。

具体实施方式