[发明专利]适用于低温等离子体协同催化工艺的负载型催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种适用于低温等离子体协同催化工艺的负载型催化剂及其制备方法和在低温等离子体协同催化处理恶臭气体中的应用。该制备方法包括：将贵金属修饰的α‑MnO₂加入到铝溶胶和无水乙醇的混合溶液中混匀得到悬浊液，将悬浊液均匀涂覆到多孔碳布载体表面，60‑90℃烘干得到负载型催化剂；贵金属为Au和/或Pt；贵金属修饰的α‑MnO₂、铝溶胶和无水乙醇之比为0.5‑2.5g:30‑100mL:20‑250mL；铝溶胶制备方法包括：将拟薄水铝石与去离子水按质量比1:10‑50混匀得到混合液，在60‑80℃、持续搅拌的条件下，向混合液中滴加0.2‑2mol/L的硝酸溶液直至混合液变为透明胶状且pH为2‑5，继续在60‑80℃下持续搅拌30‑100min，冷却得到铝溶胶。

技术领域

本发明涉及负载型催化剂领域，具体涉及一种适用于低温等离子体协同催化工艺的负载型催化剂及其制备和应用。

背景技术

随着人们生活水平的提高，恶臭气体已经成为严重的社会和环保问题。恶臭气体对人的呼吸系统、循环系统、消化系统、内分泌系统、神经系统都有不同程度的损害。长期生活于恶臭污染环境中会引起厌食、失眠、记忆力下降、心情烦噪等疾病。

含氮臭气是臭气中的典型代表，是污水处理厂、养殖场、厕所、垃圾转运站、垃圾填埋场等地的主要臭气来源。此外，含氮臭气还与生物制药、石油化工、食品加工等行业有紧密的关联，是当前新形势下大气污染控制领域的研究焦点。

代表性的含氮臭气主要有氨、有机胺、丙烯腈、脂肪腈等，其排放特征通常为低浓度、无组织排放。低温等离子体技术利用局部的强电场使物质发生电离，产生羟基自由基、超氧自由基氧化低浓度气态污染物；又可以直接作用于污染物分子，产生电子转移，大分子断键产生小分子，可以在多种场景下可控地进行污染物的矿化，在低浓度气态污染物的治理中展现出巨大的应用潜力。

催化剂与低温等离子体协同可以促进低浓污染物的降解，α-MnO₂由于其对臭氧的高效利用，在协同低温等离子催化降解甲苯取得了良好的能效。

不同物理化学性质的载体会改变催化剂在等离子体反应装置所激发的电场中所处的位置，影响催化剂与目标污染物的结合效率，也会改变催化剂对臭氧和电子的利用效率。实际的生产环境中的目标气体往往具有大风量、强振动、多杂质、工况不稳定、湿度大等特点。合适的载体和负载方式是催化剂长效稳定降解甲胺的必要条件，因此寻找合适的载体，发展合适的负载技术，对催化剂协同低温等离子体技术催化降解恶臭气体有重要的意义。

但目前来看，市面上所使能直接购买到的催化剂多为催化剂主体，在实际应用前往往还需要经过与载体复合的过程。复合的过程存在复合效率低、复合过程改变催化剂微观结构、复合剂影响催化活性等问题，难以应对情况复杂的生产环境，不能满足当下日益严格的大气环境标准及要求以及生产环境对负载型催化剂的需求。因此，需要一种复合效率高、复合过程不改变催化剂微观结构、复合剂不影响催化活性的复合方法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种适用于低温等离子体协同催化工艺的负载型催化剂的制备方法，将用贵金属纳米颗粒(Au、Pt)修饰的α-MnO₂用特殊的铝溶胶作为附着剂附着在多孔碳布载体上制成成型负载型催化剂，使其能直接用于恶臭气体处理的生产环境中。

一种适用于低温等离子体协同催化工艺的负载型催化剂的制备方法，包括：将贵金属修饰的α-MnO₂加入到铝溶胶和无水乙醇的混合溶液中混匀得到悬浊液，然后将所述悬浊液均匀涂覆到多孔碳布载体表面，60-90℃烘干，得到所述负载型催化剂；

所述贵金属为Au和/或Pt；

所述贵金属修饰的α-MnO₂、铝溶胶和无水乙醇的比例为0.5-2.5g:30-100mL:20-250mL；