[发明专利]一种非贵金属复合氧化物整体式催化燃烧催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种非贵金属复合氧化物整体式催化燃烧催化剂及其制备方法，优选Mg、Ti、Mn、Co、Cu、La、Ce、Zr中两种以上的可溶性盐溶液负载到改性凹凸棒土(ATP)上，经干燥、焙烧后制得复合氧化物粉体式催化剂；然后将上述制备的粉体式催化剂研磨均匀，加入添加剂和水，充分搅拌后经过混捏和陈腐处理得到可塑性泥料；再经过模具挤出成型、切割、干燥、焙烧，最终得到蜂窝状复合氧化物整体式催化燃烧催化剂。所述的催化剂具有机械强度高、化学稳定性好、原料成本低、制备工艺简单等优点，对低浓度有机废气，尤其对醇类、苯系物、羧酸酯类的催化燃烧具有良好的脱除效果。

技术领域

本发明涉及一种非贵金属复合氧化物催化剂，特别是涉及一种非贵金属复合氧化物整体式催化燃烧催化剂及其制备方法，以及所述催化剂用于VOCs催化燃烧中的应用。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)是一类毒性较大、对大气产生严重污染效应的化学物质。VOCs广泛的存在于石油化工、冶炼、印染等行业的生产过程与工业尾气中，其种类繁多、成份复杂，包含300余种化合物，某些烃类、羧酸酯类及卤代烃类化合物VOCs对人类的健康、生态环境有极大的危害，因此VOCs的减排与消除已成为亟待解决的严峻问题。

根据VOCs的性质、浓度、经济效益等因素，常见的治理方法可分为回收技术与消除技术，其中针对浓度较低、回收价值低的VOCs，如羧酸酯类，常采用催化燃烧的方法进行消除。催化燃烧法即在催化剂存在的条件下，VOCs可在较低的起燃温度下进行无焰燃烧，完全分解成二氧化碳和水，并放出热量。

催化燃烧法的核心是催化剂，按照活性组分不同可分为贵金属与非贵金属催化剂两大类。其中Pt、Pd、Rh、Ir等贵金属催化剂已成功工业化多年，且具有起燃与完全燃烧温度低、应用范围广泛等特点，但该类催化剂亦存在价格昂贵且易中毒等问题。非贵金属价格相对较低、价态多变，通过元素调变制备的复合氧化物催化剂亦可具有高催化活性、高稳定性、抗中毒性良等优点，因此该类催化剂的创制逐渐引起了广大学者们的关注。

苯、甲苯、二甲苯等苯系物作为一类高毒性，有刺激性恶味的VOCs，其治理方法一直是人们研究的热点，Guilin Zhou等(Journal ofIndustrial and EngineeringChemistry 21(2015)932-941)制备了一种负载型CoMn/AC复合氧化物催化燃烧催化剂，筛选锰钴元素摩尔比为1∶5，负载量为20％时，实现了在240℃下甲苯的完全氧化。羧酸酯类VOCs在石化行业十分常见，尤其是PTA氧化尾气中含量很高，是相对较难催化燃烧的一类VOCs，吕海生等采用浸渍法制备出一种Co-Mn/CeO₂/堇青石整体式催化剂，该催化剂对乙酸甲酯的催化燃烧表现出较佳的催化活性，在344℃时乙酸甲酯的转化率就达到了99％以上。

目前使用的催化燃烧催化剂多为负载型整体式催化剂，将催化剂负载在一种合适的载体上可以提高活性组分的分散度，增强催化剂的热稳定性。目前多使用浸渍法对催化剂进行负载，然而此法制得的催化剂易脱落，影响催化剂的稳定性和使用寿命。开发相应的高活性、高稳定性非贵金属催化燃烧催化剂具有较高的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于有机废气催化燃烧的蜂窝状整体式催化剂的制备方法以及该方法制得的整体式催化剂，利用凹凸棒土比表面积大、具有特殊的孔道结构的特点，通过将凹凸棒土与活性组分混捏制备整体式催化剂，增大催化剂对有机分子吸附能力，提高催化燃烧过程中的传质传热效率，降低活性组分脱落率，进一步提高催化剂催化活性延长其使用寿命。

本发明的另一目的还在于提供所制备的整体式催化剂在挥发性有机化合物(VOCs)催化燃烧中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种非贵金属复合氧化物整体式催化燃烧催化剂的制备方法，包括如下步骤：