[发明专利]一种铜钴铈复合氧化物催化燃烧催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种铜钴铈复合氧化物催化燃烧催化剂及其制备方法和应用，属于大气污染控制领域。本发明提供了一种分步混合法制备铜钴铈复合氧化物催化剂，制得的复合氧化物催化剂的粒径尺寸小，较小的Co₃O₄粒径有利于接近活性氧物种，更利于催化氧化反应，同时较低的α峰位和较高的表面氧含量意味着该催化剂具有更好的氧化还原能力，而良好的氧化还原能力也能促进催化性能，且该制备方法非常简洁，成本低廉，制得的催化剂具有较高的VOCs脱除活性，特别是在低温和高空速的反应条件下，可适用于石化、储运、喷涂、印刷等行业的含有机挥发性化合物气体(VOCs)的催化燃烧净化处理。

技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域，尤其涉及一种铜钴铈复合氧化物催化燃烧催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，来自石化、储运、喷涂、印刷等行业以挥发性有机化合物(VolatileOrganic Compounds，VOCs)为主的有机废气已经成为一些区域大气中主要的污染物。VOCs和氮氧化物在太阳照射下发生反应形成二次有机颗粒物和有机气溶胶这两类污染物。VOCs是形成PM2.5和臭氧的重要前驱体，从而加速形成城市雾霾和光化学烟雾。此外一些VOCs对于人体具有刺激性、致癌性。因此，VOCs的处理问题日益成为社会关注的焦点。

目前处理VOCs的方法有吸附法、冷凝法、生物降解法、直接燃烧法和催化燃烧法等方法。其中催化燃烧法能在一定温度下将VOCs与氧气转变成二氧化碳与水，具有高效、清洁、无明火和设备运行费用低等特点。

传统的催化剂是由钯、铂等作为活性组分的贵金属，存在资源短缺、价格高昂及抗卤中毒性较差等问题。近年来，作为贵金属替代催化剂，复合金属氧化物催化剂因其低廉的成本、良好的抗卤性等特点而受到了广泛关注。其中，铜、锰、钴、铈、锆和钒等过渡金属受到了较多的关注，例如中国专利CN107519859A公开了一种共沉淀法制备的用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO₂催化剂，中国专利CN107754809A公开了一种通过溶胶凝胶法制备的Cu-Mn-Zr复合催化剂，但是现有的复合金属氧化物催化剂存在活性低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铜钴铈复合氧化物催化燃烧催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的方法制得的催化剂活性高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铜钴铈复合氧化物催化燃烧催化剂的制备方法，包括以下步骤：

提供三种前驱体，所述三种前驱体包括铈前驱体、钴前驱体和铜前驱体；

将所述三种前驱体中的任意一种进行第一研磨，得到第一研磨料；

将剩余两种前驱体中的任一种与所述第一研磨料混合后进行第二研磨，得到第二研磨料；

将剩余前驱体与所述第二研磨料混合后进行第三研磨，得到第三研磨料；

将所述第三研磨料进行焙烧，得到所述铜钴铈复合氧化物催化燃烧催化剂。

优选地，所述铈前驱体包括硫酸铈、醋酸铈、氯化铈、乙酸铈、草酸铈、硝酸铈、硝酸铈铵、三氧化二铈和氧化铈中的一种或多种；所述钴前驱体包括乙酸钴、草酸钴、硝酸钴、醋酸钴、碳酸钴、氧化钴、氧化高钴和四氧化三钴中的一种或多种；所述铜前驱体包括碳酸铜、碱式碳酸铜、醋酸铜、硝酸铜、氯化铜、草酸铜、乙酸铜、氧化亚铜和氧化铜中的一种或多种。

优选地，所述铈前驱体、钴前驱体和铜前驱体以浆料的形式加入，所述浆料中的溶剂独立地包括水、甲醇、乙醇、乙腈、己烷、环己烷、丙酮、苯、甲苯和氯苯中的一种或多种。

优选地，所述第一研磨、第二研磨和第三研磨的公转转速独立地为50～400r/min，自转转速独立地为100～800r/min，时间独立地为0.05～24h。