[发明专利]一种整体式非贵金属催化剂、其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种整体式非贵金属催化剂、其制备方法及应用，属于环境工程技术领域。本发明所述催化剂采用蜂窝陶瓷为基底，以氧化铈作为涂层，以非贵金属氧化物作为活性组分，对VOCs具有较高的消除率，同时具有较好的抗氯性能和抗热冲击性能；与传统颗粒状非贵金属催化剂相比，本发明所述催化剂阻力小，有更强的实用性；与整体式贵金属催化剂相比，本发明所述催化剂成本低，具有较高的经济价值。本发明所述整体式非贵金属催化剂的制备方法简单，易于操作，可重复性强，易于实现规模化量产。

技术领域

本发明涉及一种用于氧化挥发性有机物(VOCs)的整体式非贵金属催化剂、其制备方法及应用，属于环境工程技术领域。

背景技术

目前，VOCs已经成为我国重点城市群和重点区域大气复合污染的重要前体物质之一。VOCs的刺激性气味会让人们感到不适，达到一定浓度会造成失眠、烦躁、痴呆、没精神等神经障碍，部分还会对机体有致癌作用或产生真性瘤作用。在阳光照射下，VOCs会与大气中的氮氧化合物和硫化物等发生化学反应，生成光化学烟雾和雾霾，危害人体健康和作物生长。

工业源VOCs排放最多的行业包括装备制造业涂装、炼油与石化、化学化工、包装印刷、半导体及电子设备制造、医药化工、塑料/橡胶制品生产、人造革、人造板、服装干洗等。VOCs排放所涉及的行业众多，具有排放强度大、浓度高、污染物种类多、持续时间长等特点，对局部空气质量的影响显著。VOCs广泛的来源、繁多的种类和广泛而低密度的分布为其收集和治理提出了难题，因而，寻求高效、实用的控制技术成为解决VOCs污染的必由之路。

蜂窝状整体式催化剂是近年来兴起的用于VOCs消除的催化剂，内部有许多贯通的蜂窝形状的平行通道，这些蜂窝体单元由格子状的薄的壁分割而成，有着强度高、阻力小的优点。目前，用于VOCs消除的整体式催化剂大多为贵金属催化剂，活性组分为Pt、Pd或Pt-Pd双金属，价格较昂贵，在一定程度上限制了其在工业中的应用。

发明内容

针对目前用于VOCs消除的整体式催化剂成本高的问题，本发明的目的之一在于提供一种整体式非贵金属催化剂，该催化剂采用蜂窝陶瓷为基底，以氧化铈作为涂层，以非贵金属氧化物作为活性组分，具有较大的比表面积，对于VOCs消除率高；而且使用非贵金属氧化物为活性组分，大大降低了制备成本；

目的之二在于提供一种整体式非贵金属催化剂的制备方法，所述方法工艺简单，可重复性强，易于实现规模化量产；

目的之三在于提供一种整体式非贵金属催化剂的应用，该催化剂在较低的温度下可以将废气中的VOCs脱除，同时具有较高的稳定性和抗热冲击性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种整体式非贵金属催化剂，所述催化剂以蜂窝陶瓷为基底，基底上由下到上依次涂覆有氧化铈层和活性组分层；其中，氧化铈占所述催化剂总质量的2％～10％，活性组分占所述催化剂总质量的10％～40％；

所述活性组分为ABO3型结构(钙钛矿结构)或AB2O4型结构(尖晶石结构)的复合金属氧化物。

蜂窝陶瓷上蜂窝单元的目数优选100～500目。

对于ABO3型结构，A为La与选自K、Ba、Ca、Sr、Pr和Ce中的一种以上，且La在A中的摩尔百分数不小于60％；B为Cu、Co、Mn、Ni和Fe中的两种以上。

对于AB2O4型结构，A为Li、Ni、Mg、Fe、Zn或Cu；B为Co、Mn、Al、Cr或Fe。

一种本发明所述整体式非贵金属催化剂的制备方法，具体步骤如下：