[发明专利]一种钴锰铈基二氧化钛催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化领域，尤其涉及一种钴锰铈基二氧化钛催化剂及其制备方法。本发明提供了一种钴锰铈基二氧化钛催化剂，通式为CoMnaCebOx/TiO2；a的取值范围为0.1～1；b的取值范围为0.1～1；x为满足钴锰铈基二氧化钛催化剂中各元素化合价所需的氧原子总数。实验结果表明，本发明钴锰铈基二氧化钛催化剂具有高活性、高抗水性，具有很高的催化氧化甲苯的活性，部分催化剂的活性已经达到甚至超过某些贵金属催化剂。当水蒸气存在时，本发明钴锰铈基二氧化钛催化剂表现出很强的抗水蒸气影响的能力，抗水性得到了显著的提高，能够在较高湿度工况条件下高效地催化氧化VOCs。

技术领域

本发明属于催化领域，尤其涉及一种钴锰铈基二氧化钛催化剂及其制备方法。

背景技术

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是指沸点在50℃～250℃之间，室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa的一类易挥发的有机化合物。VOCs的排放是造成环境大气污染的主要原因之一，它给地球环境和人类健康带来了危害，引起社会公众的普遍关注，治理VOCs污染迫在眉睫。催化氧化是目前控制VOCs污染最为有效和经济的技术之一。

在催化氧化技术里，催化剂性能的优劣对催化效率和降低运行成本有着决定性的影响。目前用于VOCs催化燃烧的催化剂主要分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂，贵金属催化剂催化活性高，但价格昂贵，资源缺乏，因此大规模推广使用有一定的难度；而非贵金属催化剂价格相对便宜，但是其催化活性不高。并且当催化剂在实际工业中应用时，会受到废气中水蒸气的影响，水分子在催化剂表面形成竞争吸附，占据催化剂表面活性位，导致催化剂催化燃烧挥发性有机污染物的活性急剧下降，造成催化燃烧技术治理挥发性有机污染物污染效率降低而运行成本升高。

Kikuchi等(Low-temperature methane oxidation over oxide-supported Pdcatalysts:inhibitory effect of water vapor[J].Applied Catalysis A:General)制备了Pd/Al2O3、Pd/SnO2和Pd/Al2O3-36NiO三种催化剂，用于对甲烷进行催化氧化反应，研究发现水蒸气的存在对这三种催化剂的催化活性都有明显的负面影响，其中催化剂Pd/Al2O3受到水蒸气的影响最大，甲烷在催化剂Pd/Al2O3上的转化率急剧下降。Fang等(Effect ofrelative humidity on catalytic combustion of toluene over copper basedcatalysts with different supports.Chinese Journal of Chemical Engineering)以堇青石、γ-Al2O3和γ-Al2O3-Cord为载体，制备了三种负载型Cu基催化剂，研究水蒸气对这三种催化剂催化燃烧甲苯性能的影响，研究发现：在干燥条件下，当反应温度为380℃时，甲苯在这三种催化剂上的转化率均可以达到95％以上；当反应气体存在水蒸气时，甲苯转化率要达到95％所需要的温度为428℃以上，这表明水蒸气的存在对催化剂的活性有着明显的负面影响。Persson等(Stability of palladium-based catalysts during catalyticcombustion of methane:The influence of water[J].Applied Catalysis B:Environmental)报道，在反应温度高达500℃下，当水蒸汽浓度从1％增加5％时，Pd-Pt/γ-Al2O3催化剂催化燃烧甲烷的转化率从66％下降到28％左右，转化率下降了34％。Pan等(Catalytic combustion of styrene over copper based catalyst:Inhibitory effectof water vapor Chemosphere)利用三种不同的载体，制备了CuO/γ-Al2O3催化剂，发现水蒸气对催化剂催化氧化苯乙烯的活性有显著的负面影响，当有机废气中水蒸汽的相对湿度从5％增加到50％时，该催化剂的活性大幅度下降，其T90从314℃增加到359℃。