[发明专利]负载型金属催化剂、其制备方法及VOCs处理方法

说明书

本发明提供了一种负载型金属催化剂，包括：三维多级结构TiO₂和负载在所述TiO₂上的PdAu核壳双金属；其中，所述三维多级结构TiO₂由TiO₂纳米颗粒组装的纳米棒和/或TiO₂纳米颗粒组装的纳米片形成。本发明还提供了一种负载型金属催化剂的制备方法及其应用。本发明提供的催化剂用于催化氧化VOCs时，纳米尺寸的PdAu核壳金属颗粒与三维多级结构TiO₂载体之间具有强金属作用力，能够降低反应所需温度(即所需活化能)，提高对VOCs的催化氧化作用。实验结果表明，本发明提供的催化剂对苯的完全氧化温度可低至175℃，二氧化碳选择性≥99％。

技术领域

本发明属于节能环保技术领域，尤其涉及一种负载型金属催化剂、其制备方法及VOCs处理方法。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa，常压下沸点在260℃以下的有机物，包括烷烃、芳烃、卤代烃、醇、醚、脂等，在工业方面常见的来源有石油化工、印刷、喷涂等行业。大多数VOCs有毒、有刺激性气味，有些还有致癌性作用，对人体健康有着巨大的危害；VOCs在阳光作用下还可以和大气中的氮氧化合物发生光化学反应生成危害更大的光化学烟雾，已经成为我国近年来主要大气污染物之一。随着我国越来越严苛的法律法规的颁布，VOCs治理防控工作已成为当今环保工作亟待解决的重大问题之一。

目前VOCs污染控制技术主要有吸附、吸收、燃烧和冷凝等，燃烧法中又包括催化燃烧法。催化燃烧法是用催化剂使废气中的可燃物质在低于其燃点温度(300～450℃)下实现氧化分解的净化方法。与目前主流的蓄热燃烧法相比，催化燃烧法具有所需辅助燃料少、能量消耗低(蓄热燃烧法的50％)、二次污染少、设备体积小等优点。

现有技术公开了多种VOCs催化剂，其活性组分主要分为两类：(1)贵金属型，如Pt、Pd、PtPd双金属；(2)非贵金属型，如Mn、Cu、Ce等。传统贵金属催化剂虽然有着良好的催化效果，但成本较高；非贵金属催化剂虽然成本较低，但催化效果较差。因此，研究开发成本低且催化效果良好的VOCs催化剂对于环境保护而言具有重大意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种负载型金属催化剂、其制备方法及VOCs处理方法，本发明提供的负载型催化剂成本相对低廉，且具有良好的催化活性。

本发明提供了一种负载型金属催化剂，包括：三维多级结构TiO₂和负载在所述TiO₂上的PdAu核壳双金属；

其中，所述三维多级结构TiO₂由TiO₂纳米颗粒组装的纳米棒和/或TiO₂纳米颗粒组装的纳米片形成。

本发明以由TiO₂纳米颗粒组装的低维结构的纳米棒和/或纳米片形成的三维多级结构TiO₂作为载体，负载PdAu核壳双金属，TiO₂纳米颗粒组装的三维多级结构具有良好的负载效果，能够使得PdAu核壳双金属高度分散在其表面且抑制纳米颗粒在反应过程中的表面迁移，能够获得更好的整体几何构型上的稳定，并维持纳米材料的尺寸效应；TiO₂纳米颗粒组装三维多级结构载体能够强化气固相反应，获得良好的传质传热效果并强化反应；而PdAu形成核壳结构具有强电子效应，能够有效降低反应活化能和所需反应温度；载体和金属之间具有强作用力，使得表面纳米颗粒增加抗烧结性，增加其使用寿命。

在一个实施例中，所述三维多级结构TiO₂由TiO₂纳米颗粒组装的纳米棒和TiO₂纳米颗粒组装的纳米片形成。