[发明专利]单次涂覆的多元组分催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种单次涂覆的多元组分催化剂及其制备方法，该催化剂包括多孔基体和混合催化涂层，所述混合催化涂层涂覆在多孔基体的表面；所述混合催化涂层包括催化活性组分和粘结组分，所述混合催化涂层由催化活性组分与粘结组分按(1‑3):(3‑1)wt%共混得到。本发明制备工艺简单，具有高活性VOCs催化燃烧性能的催化剂。且以乙二醇作为分散还原剂，采用脉冲微波辅助化学还原法在La/Y/Pr掺杂修饰的CeZrO_x粉体上原位涂覆一种或多种金属颗粒，与配制好的粘结组分混合后单次涂覆于多孔基体上，烘干焙烧得到目标催化剂。以此技术制得的催化剂，贵金属与其他金属粒子形成了均一的复合纳米结构，具有优良的催化活性，且制备过程简便快速，能够大规模生产运用。

技术领域

本发明涉及环保催化剂技术领域，尤其涉及一种单次涂覆的多元组分催化剂及其制备方法。

背景技术

催化燃烧技术是现今处理VOCs废气的一种主要技术，它的核心之一即为催化剂，可显著降低反应所需活化能，使得催化燃烧技术在提高能源利用效率、降低能耗和控制有害气体排放方面发挥日益显著的作用。经过多年发展，催化燃烧所用催化剂主要有贵金属催化剂（Pt、Pd、Ru、Au、Ag、Rh等体系）、过渡金属（Cu、Mn、Ni、Co、Fe、Mo等）和稀土类（Ce、Pr、Zr、Y、La等）金属及其他复合氧化物。非贵金属催化剂虽然成本较低廉，但由于耐热性差（通常低于600℃），受高温冲击时容易失活，使用寿命较短，因此极大地限制了其更广泛的应用。贵金属催化剂需要更高的成本，但由于其具有优良的耐高温性和催化活性，仍是目前的主流之一，且随着工艺的不断完善，性价比仍有较大的提升空间。

现有贵金属催化剂除负载量大导致成本较高外，还存在有合成工艺复杂，耗时长等缺点。如专利CN 103191733 A催化剂以Al₂O₃作为载体，以贵金属Pd 作为主要催化活性组分，以贵金属Pt、Rh、Ru、Ir 中的一种或几种以及金属氧化物CeO₂，ZrO₂，La₂O₃，TiO₂中的一种或几种作为催化助剂，需通过两步浸渍&烘干焙烧才可成型，整体耗时长（>24H）。专利CN106693987 A以油胺体系液相还原得到PdGa双金属粒子，再采用浸渍法将金属粒子负载到载体上，然后焙烧形成Pd-GaO_x/Al₂O₃纳米催化剂，该法在合成双金属粒子过程中使用了较多有机溶剂，亦对环境有害，且最后还需离心分离，操作较为复杂。其他贵金属催化活性组分的合成方法还有水热法，溶剂热法，球磨法等，条件都较为严苛或需要长时间操作，不利于大规模放大应用。

因此，开发低成本、高活性且制备工艺简单的高性价比催化剂是促进VOCs催化剂得到更广泛应用，VOCs废气得到有效治理的关键技术途径之一。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种单次涂覆的多元组分催化剂及其制备方法，该制备方法工艺简单，且制备得到的催化剂具有高活性VOCs催化燃烧性能。

为实现上述目的，本发明提供一种单次涂覆的多元组分催化剂，包括多孔基体和混合催化涂层，所述混合催化涂层涂覆在多孔基体的表面；所述混合催化涂层包括催化活性组分和粘结组分，所述混合催化涂层由催化活性组分与粘结组分按(1-3):(3-1)wt%共混得到。

其中，所述催化活性组分为双/多金属纳米颗粒与掺杂修饰的CeZrO_x固溶体所形成的混合物，且是通过脉冲微波辅助化学还原法将双/多金属纳米颗粒原位涂覆于CeZrO_x固溶体上；所述双/多金属纳米颗粒占CeZrO_x质量的0.1%-5%；且所述双/多金属纳米颗粒由贵金属与非贵金属前驱体混合液经乙二醇还原法制备得到的，所述乙二醇既作溶剂又作还原剂在加热条件下将贵金属与非贵金属原位还原为金属纳米颗粒。