[发明专利]用于氯代挥发性有机物低温催化燃烧的催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于氯代挥发性有机化合物催化燃烧催化剂的制备方法，属于化学催化剂及其制备技术领域。

背景技术

氯代挥发性有机化合物(CVOCs)是一种重要的化工原料，常用于钢铁制造、石油化学、油漆、半导体生产、医药以及洗涤等工业领域,对生物体有着高毒性和致癌、致畸、致突变的危害。随着现代社会工业化的不断发展，工业废气排放、垃圾焚烧等过程产生大量含氯有机废气，氯代挥发性有机物污染越发严重，不仅对人类的健康造成严重伤害，也对生态系统造成累积性的影响。

氯代挥发性有机污染物的有效处理引起了人们的广泛关注。目前世界上已经应用和正在开发的治理技术主要有吸附法、热力燃烧法、催化燃烧法和等离子体技术等。其中催化燃烧技术由于具有操作温度低(250～550℃)，能耗低，消除污染物浓度宽、产物选择性高、无二次污染等优点，成为目前CVOCs处理最有前景的方法。

催化燃烧技术的核心是催化剂，目前用于氯代挥发性有机物催化燃烧的催化剂主要有贵金属类催化剂、固体酸类催化剂和过渡金属氧化物类催化剂。贵金属类催化剂价格高，反应中易生成氧氯化合物中毒，且高温易流失，这些问题都导致其应用受到限制。固体酸类催化剂在使用过程中会产生氯代化合物以及焦炭覆盖在活性位点上，导致其活性下降，也未能满足应用需求。过渡金属氧化物类催化剂活性相比贵金属类催化剂稍低，但能够在一定程度上抵抗氯中毒，且价格低廉，是一种具有前景的催化剂材料。

专利CN103962134A公布了一种氯代芳烃低温催化燃烧消除的方法，是以氧化铈纳米棒、纳米立方体和纳米正八面体为载体负载贵金属钌作为催化剂，并通过稀碱溶液吸收反应尾气。该方法催化活性高，反应无二次污染物产生，但催化剂成本高，难以工业化应用。专利CN103894200A公布了一种用于多氯代芳香烃低温催化燃烧的催化剂，其为Fe、Ni、Cr、Bi或Mn掺杂四氧化三钴。该催化剂催化活性高，抗氯中毒能力强，但结构脆弱，无法适用于高空速下的废气处理。专利CN103962127A公布了一种用于氯代芳烃低温催化燃烧的催化剂，其为Sr、Ce、Mg、Al、Fe、Co、Ni、Cu掺杂的钙钛矿结构的LaMnO₃。该催化剂制备简单，成本低廉，热稳定性好，但催化活性有限。

本发明提供的催化剂具有制备工艺简单、价格低廉、催化活性高、抗氯中毒能力强、寿命长等优点。采用该催化剂，可以在低温空气环境中，长时间稳定地将含氯挥发性有机物转化为CO₂和HCl，且技术路线方便实用，可广泛应用于工业含氯有机废气的治理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种用于氯代挥发性有机物低温催化燃烧的催化剂的制备方法。该催化剂具有催化活性高、抗氯中毒能力强、催化寿命长、副产物少等优点。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于氯代挥发性有机物低温催化燃烧的催化剂，该催化剂是以γ-Al₂O₃颗粒为载体，NM-RMO-Co₃O₄为活性组分；其中，RMO-Co₃O₄占催化剂重量的5～15％，NM占催化剂重量的0.01％～0.2％，余量为γ-Al₂O₃颗粒；所述RM为稀土金属Ce、Zr、La、Nd、Y中的一种或几种，NM为贵金属Pd、Pt、Ru、Rh中的一种或几种。

本发明中，该催化剂是由稀土金属的氧化物CeO₂、ZrO₂、La₂O₃、Nd₂O₃、Y₂O₃中的一种或几种掺杂四氧化三钴(Co₃O₄)后，通过浸渍法负载到γ-Al₂O₃载体上；经烘干煅烧后，再负载贵金属Pd、Pt、Ru、Rh中的一种或几种而制得。

本发明进一步提供了制备前述用于氯代挥发性有机物低温催化燃烧的催化剂的方法，包括下述步骤：

(1)按RM/Co摩尔比为1～11∶1配置稀土金属盐与钴盐的混合溶液，记为RM/Co盐溶液；RM为稀土金属Ce、Zr、La、Nd、Y中的一种或几种；