[发明专利]一种催化氧化VOCs的高负载钒-氧化钛催化剂及其制备方法与用途

说明书

本发明提供了一种催化氧化VOCs的高负载钒‑氧化钛催化剂及其制备方法与用途。本发明所述催化剂包括载体和活性组分，所述催化剂载体为锐钛矿晶型的氧化钛，所述活性组分包括五氧化二钒。本发明所述制备方法如下所述：将制备得到的具有较高比表面积的MOF模板浸渍在可溶性钒源溶液中，依次进行蒸发、焙烧后得到催化氧化VOCs的高负载钒‑氧化钛催化剂。本发明所述催化剂中活性组分的负载量可以达到10‑50wt％，具有较高的催化活性，分解ClVOCs反应温度在220‑265℃之间，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种催化氧化VOCs的高负载钒-氧化钛催化剂以及制备方法与用途。

背景技术

印刷、电子、涂料以及制药等行业在生产过程中会向大气排放大量的挥发性有机污染物(Volatile organic compounds，VOCs)，如苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯和氯苯、一氯甲烷、二氯甲烷等含ClVOCs物质。催化氧化技术是指在催化剂作用下将VOCs催化分解成二氧化碳和水。催化剂主要分贵金属和过渡金属氧化物两大类。贵金属以Pt、Pd、Ru等为主，净化有机废气具有普适性强、低温净化效率高的优点，但同时价格昂贵、热稳定性差、易中毒失活等缺点。研究发现负载型Pt、Pd催化剂多用于催化分解苯、醇、醚类VOCs，氧化ClVOCs时会生成毒性更强的高氯代物。复合金属氧化物催化剂以铁、钴、镍、铜、锰等金属元素为活性组分，负载在氧化铝、氧化钛等载体上，具有高温热稳定性和价格低廉等优点。复合金属氧化物催化剂催化分解含ClVOCs一般活性低且容易Cl中毒。

CN 104138756A公开了一种挥发性有机物(VOCs)低温催化燃烧的负载型介孔炭催化剂RTCC-1及其制备方法。该催化剂通过使用具有独特理化性质的TSC一介孔炭材料作为载体，消除了传统催化燃烧催化剂活性金属负载量高、成本高的劣势。利用该载体制备的负载型低温催化燃烧催化剂的活性组分为Pd或Pt贵金属中的一种结合氧化铜、氧化饰、氧化错、氧化硅或氧化铝中的一种或几种氧化物。但是研究显示，负载型Pd、Pt催化剂多适用于非氯代VOCs的催化氧化，在氧化氯代VOCs时会生成毒性更强的高氯代物。

CN 103657638A公开了一种整体式二噁英脱除催化剂及其制备方法，所述整体式二噁英脱除催化剂的载体为30-600目的蜂窝陶瓷，其活性组分为五氧化二钒、三氧化钨和二氧化钛，所述整体式二噁英脱除催化剂的制备方法如下所述：通过钒、钨和钛的前驱体盐溶液混合铝溶胶等粘合剂涂覆在陶瓷蜂窝载体上制备，可以在160-180℃分解二噁英转化率达到95％。CN 103418424A公开了一种采用沉淀-沉积法制备分子筛负载CeO₂-Cr₂O₃复合氧化物催化剂，对含ClVOCs具有良好的催化活性和稳定性。以上研究表明过渡金属氧化物如钒、铈、钨、铬等表现出好的ClVOCs催化活性。然而通常浸渍技术制备氧化钒负载氧化钛催化剂，氧化钒的负载量是影响催化活性的关键，然而氧化钒负载量增大情况下会发生团聚降低催化活性。

因此，开发高钒负载量且高分散性的钒-氧化钛催化剂对含ClVOCs氧化分解具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种催化氧化VOCs的高负载钒-氧化钛催化剂及其制备方法与用途。所述催化剂采用MOF模板制备的高比表面积氧化钛作为载体，高负载量情况下氧化钒与高比表面积的氧化钛载体间相互作用，制备得到催化氧化VOCs的高负载钒-氧化钛催化剂，可提高ClVOCs的催化分解效率。本发明的催化剂活性较高，分解ClVOCs反应温度在220-265℃之间，具有较好的应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种催化氧化VOCs的高负载钒-氧化钛催化剂，所述催化氧化VOCs的高负载钒-氧化钛催化剂的催化剂包括载体和活性组分。

所述载体为锐钛矿晶型的氧化钛；所述活性组包括五氧化二钒。