[发明专利]一种用于VOCs废气催化燃烧Pd基整体式催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及环保及化工领域，目的在于提供一种用于VOCs废气催化燃烧的Pd基整体式催化剂及其制备方法。该催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为载体，以活性Al₂O₃为第一涂层，重点涂覆Pd作为第二涂层，为催化活性成分。本发明制备的Pd基整体式催化剂活性成分与载体基体结合力强，涂层分散均匀，不易龟裂和脱落，热稳定性高、使用寿命长，催化活性强，完全适用大风量、较高温度和高浓度VOCs废气的催化燃烧。本发明原材料为普通的化工原料，容易购买，制备工艺简单，成本相对较低，适合大规模化生产。

技术领域

本发明涉及环保催化材料、VOCs污染治理及化工技术领域，特别是指一种用于VOCs废气催化燃烧Pd基整体式催化剂及其制备方法。

背景技术

挥发性有机物（VOCs）是指常温下饱和蒸气压大于70Pa，常压下沸点在260℃以内的有机化合物，在工业生产中主要产生于石油石化、机械涂装、印刷、油漆涂料、电子等行业，主要成分为苯、甲苯、二甲苯及非甲烷总烃等物质，这些物质进入大气候经过光化学作用形成二次有机气溶胶，是产生雾霾的主要原因之一。此类物质大部分都具有致癌、致畸、致突变、引发中毒死亡，对环境和人体健康造成巨大的危害。

目前，VOCs有机废气处理方法主要有吸附法、吸收法、冷凝回收法、直接燃烧法、等离子体法、光催化法和催化燃烧法等，而催化燃烧法是目前起燃温度低、能耗低、去除率最高、操作方便易行、无二次污染、适用范围广等优点，已在欧美等国家得到广泛应用，目前国内VOCs废气处理也以催化燃烧法为主。然而我国工业应用的催化燃烧催化剂大部分仍以进口催化剂为主，且以Pt、Pd、Rh等贵金属为活性组分，堇青石蜂窝陶瓷为载体。

现阶段国内外催化燃烧所用催化剂主要分为贵金属系列和过渡族金属氧化物系列两大类，贵金属系列以Pt、Pd、Rh等贵金属为活性组分，此类催化剂活性高、寿命长；过渡族金属氧化物系列主要是La、Sr、Y、Mn等金属氧化物，此类催化剂价格低廉，在一定条件下可达到贵金属催化剂的催化效果，但该类催化剂耐久性差，使用寿命短，一定程度上限制了其使用。

专利1415410A公开了一种催化燃烧催化剂及其制备方法。是将Al₂O₃、TiO₂、CeO₂、ZrO₂等组分加水制成浆液涂覆蜂窝陶瓷载体，再利用有机酸竞争吸附将贵金属负载在涂层上。解决了现有技术中催化燃烧催化剂的贵金属组分利用率低、分散不均匀的问题。但是其载体涂层负载量低，在高速高温气流的冲刷下、易脱落。CN102872920A公开的方法中，采用对蜂窝陶瓷载体进行超声预处理的方法，预处理后的蜂窝陶瓷载体负载涂层、干燥和焙烧，涂覆活性金属组分制备成催化剂。解决了涂层易龟裂和脱落的问题，但是需要严格控制超声处理的时间及频率，否则会导致孔壁塌陷，尤其是不同强度的载体材料，对超声处理要求太高，不利于大规模工业化生产。

以上所述的有机废气催化剂都是采用蜂窝陶瓷载体，浆料涂层和贵金属涂覆的方法制备，这种方法，制备工艺过程复杂，周期过长。并且助剂粉末、活性Al₂O₃涂层、载体三者之间的结合强度低，容易龟裂、脱落，直接影响催化活性。另外，在高温下，添加的氧化物助剂粉末容易与Al₂O₃涂层发生固相反应，生成尖晶石类化合物。如CeO₂在高温下与Al₂O₃反应生成CeAlO₃，La₂O₃在高温下与Al₂O₃反应生成LaAlO₃。大大降低了催化活性，整体来看，上述催化剂都存在稳定性差、处理高温高速的VOCs废气时催化剂涂层易脱落，活性低，易失活且对不同有机废气的适应性差等不足之处。因此，开发出涂层结合牢固且稳定性、活性较高，适应性广泛的催化剂势在必行。

发明内容