[发明专利]一种用于废气催化氧化的γ-氧化铝蜂窝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于废气催化氧化的γ‑氧化铝蜂窝催化剂，制备的原料按重量分包括100份γ‑氧化铝，30‑50份碳酸锰，10‑25份碱式碳酸盐，1‑3份甘油，3‑4份羟甲基纤维素，3‑8份铝溶胶，35‑50份去离子水。本发明利用低成本蜂窝催化剂用于高空速低气阻下净化大气中VOCs，具体使用碳酸锰为主要活性组分氧化锰的前驱体，碱式碳酸盐为第二活性组分金属氧化物的前驱体，采用碳酸盐以及碱式碳酸盐为活性组分前驱体，可以避免在焙烧过程中生产氮氧化物造成二次污染，同时碱式碳酸盐既作为第二活性组前驱体，也在焙烧过程以自身产生的水蒸汽原位加速第一活性组分前驱体碳酸锰的分解，避免了水蒸汽的使用，降低了催化剂的制备成本。

技术领域

本发明涉及废气治理领域，具体为一种用于废气催化氧化的γ-氧化铝蜂窝催化剂及其制备方法。

背景技术

随着工业的快速发展，大气中存在的挥发性有机物(VOCs)的量越来越大，对人民的健康形成造成了不可估量的损害，目前对于挥发性有机废气的治理较为有效的技术为催化氧化技术，该技术通常有两大类催化剂，一类是采用铂、钯、铑等贵金属为活性组分，负载于蜂窝状载体上形成催化氧化催化剂，可以在高空速低气阻条件下使用，但其制备成本高，对于贵金属蜂窝催化剂，通常的做法是将氧化铝、高岭土、粘土等粉末制成蜂窝状载体(如专利200510037910.8)，然后再在载体上涂覆氧化铝层，再把贵金属钯、铂等通过浸渍的方法负载形成催化剂(如专利200810020032.2)；另一类为非贵金属复合氧化物催化剂，制成粒状、球状或环状，制备成本较低是其优势，用于低空速下的固定床催化氧化处理VOCs、废气，若在高空速下进行操作则会迅速加大气阻，不利于反应的顺利进行，此外，为了减少颗粒催化剂在工业应用的高风阻，也采用在蜂窝载体涂覆催化剂活性层的方法得到催化剂(如专利201811325560.9)，但这种涂覆法制备催化剂的制备过程相对较为复杂，涂层与载体之间结合的牢固程度决定了催化剂的使用寿命，因此需要一种低成本蜂窝催化剂用于高空速低气阻下净化大气中VOCs，同时现有技术中在对两大类催化剂进行制成时，需要使用到混合机来将各个粉末成分进行混合，但现有混合机混合时不能够将粉末进行有效地搅匀，导致其混合物无法正确有效的进行下一步反应，最终影响最终制成催化剂的催化效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于废气催化氧化的γ-氧化铝蜂窝催化剂及其制备方法以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于废气催化氧化的γ-氧化铝蜂窝催化剂，制备的原料按重量分包括100份γ-氧化铝，30-50份碳酸锰，10-25份碱式碳酸盐，1-3份甘油，3-4份羟甲基纤维素，3-8份铝溶胶，35-50份去离子水。

进一步地，所述碱式碳酸盐为碱式碳酸铜、碱式碳酸钴、碱式碳酸镍或碱式碳酸锌中的一种。

本发明还提供一种用于废气催化氧化的γ-氧化铝蜂窝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：制料：将碱式碳酸盐在球磨机中碾磨至颗粒粒径至2-10μm后，将碾磨后的碱式碳酸盐与2-10μm的γ-氧化铝粉与在混合机中混合均匀，制成碱式碳酸盐与γ-氧化铝粉的混合料；

S2：制剂：将甘油溶于去离子水中，搅拌均匀后，加入羟甲基纤维素，强力搅拌后形成浆糊状添加剂；

S3：练泥：在捏合机中加入S1中得到的混合料，再加入S2中得到的浆糊状添加剂，同时加铝溶胶粘结剂，捏合均匀后，在室温下陈腐48-72h后，真空练泥得到制坯泥料；

S4：挤出：将S3中得到的制坯泥料通过方形蜂窝孔模具挤出成型得到蜂窝湿坯体；

S5：焙烧：将S4中得到的蜂窝湿坯体在110-130℃下烘干24-36h后，在隧道窑中350-500℃下焙烧3h得到蜂窝催化剂。

进一步地，所述碳酸锰及碱式碳酸盐在加热条件下会分解，热分解反应方程式如下所示：