[发明专利]一种用于有机废气净化的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于有机废气净化的催化剂及其制备方法，属于大气环境保护的环境催化材料领域。

背景技术

涂料、印铁、印刷、制药、石油化工、皮革、纺织印染等行业的生产过程，都会释放出芳烃、含氧有机物(酯、醇、酸、酮、醛等)、烷烃、烯烃等挥发性有机化合物(简称VOCs)。挥发性有机物是造成大气污染的主要有害物之一，也是造成光化学污染，形成细颗粒物(PM2.5)的主要来源，导致人类中枢神经系统、呼吸系统、免疫系统、生殖系统等的异常(J.J.Spivey,Ind.Eng.Chem Res 1987,26:2165-2180)，造成急性和慢性中毒，致癌及基因突变等。

催化燃烧是目前应用最广泛的净化挥发性有机废气技术，其工作原理是在催化剂的作用下挥发性有机废气在较低温度发生氧化反应，生成无害的二氧化碳和水。催化燃烧技术对挥发性有机物的应用范围广，几乎能处理所有的VOCs，且无二次污染。

目前，用于净化工业废气的催化剂，大多采用堇青石蜂窝陶瓷载体，在蜂窝陶瓷表面涂覆氧化铝、氧化铈、氧化锆等复合氧化物作为第二载体，再采用浸渍法负载贵金属Pd或Pt。

中国发明专利CN1415410A公开了一种用于可燃性废气催化燃烧的催化剂及其制备方法。该发明采用Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂为涂层材料，再通过该浸渍法负载活性组分Pt。采用浸渍或吸附法制备贵金属催化剂时，存在主要问题是活性组分贵金属Pd、Pt主要分布在催化剂外表面，使得催化剂表面活性组分容易流失和失活。中国发明专利CN102658136A公开了含贵金属的废气净化催化剂的制备方法。该催化剂制备方法是采用先制备涂层复合氧化物材料，再通过浸渍法制备复合氧化物负载贵金属催化剂，再通过湿磨制得浆液，涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体表面，然而，该催化剂的制备方法比较复杂。因此，如何提高催化剂性能和简化催化剂制备工艺，是该领域研究的重点。

发明内容

本发明针对现有挥发性有机废气催化剂制备过程存在不足，以优化制备工艺、减少制备过程中有害物质的产生、提高催化剂性能为目的。提供一种活性高、稳定性高的用于有机废气净化的催化剂及其制备方法。

为解决该技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于有机废气净化的催化剂，由堇青石蜂窝陶瓷载体和第一涂层、第二涂层组成，第一涂层包含Ce-M-O固溶体、CuO、Co₃O₄、Al₂O₃，M为Nb或La，第一涂层的含量以500℃焙烧4小时后的涂层质量计算为20g/L；第二涂层包含La-Al₂O₃、Nb₂O₅、Al₂O₃、KNO₃、贵金属Pd，第二涂层的含量以500℃焙烧4小时后的涂层质量计算为30g/L,贵金属Pd含量为0.2g/L。

该催化剂的制备方法为：采用二次涂覆制备，第一次涂覆浆料包含Ce-M-O(M＝Nb或La)固溶体、拟薄水铝石(以Al₂O₃计)、Cu(NO₃)₂(以CuO计)、Co(NO₃)₃(以Co₃O₄计)，其质量比为13:12:1:2,均匀涂覆在堇青石蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙内多余的浆液，经110℃干燥，500℃焙烧；第二次涂覆浆料包含La-Al₂O₃、拟薄水铝石(以Al₂O₃计)、Nb(OH)₅(以Nb₂O₅计)、KNO₃、Pd(NO₃)₂(以Pd计)的质量比为26:10:5:0.72:0.28均匀涂覆在已涂覆第一涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙内多余的浆液，经110℃干燥，500℃焙烧。