[发明专利]一种用于含卤素挥发性有机物催化燃烧的催化剂及其用途

说明书

本发明涉及一种催化剂用于含有卤素挥发性有机物催化燃烧的方法，所述催化剂包括整体式或颗粒状载体以及负载在载体上的高粘度涂层、助剂和活性组分涂层，所述高粘度涂层为铝溶胶涂敷于无机氧化物载体后焙烧所得，所述活性组分采用氧化还原法沉淀于高粘度涂层表面，所述活性组分包括过渡金属和贵金属，过渡金属为铁和锰，贵金属为钌。所述氧化还原法包括如下步骤：(a)前驱体水溶液调制；(b)氧化还原法沉淀涂层；(c)加入活性组分三氯化钌；(d)过氧化氢氧化还原沉淀活性组分。所述催化剂具有良好的稳定性、再生性和高耐湿性，对含卤素挥发性有机物的转化效率高，同时催化剂制备成本低廉、活性涂层与整体式或颗粒状无机氧化物载体结合牢固。

技术领域

本发明属于废气处理领域，涉及一种用于含卤素挥发性有机物催化燃烧的催化剂及其用途。

背景技术

挥发性有机化合物（VOCs）作为主要的空气污染物之一，造成了许多环境问题，如地面臭氧、光化学烟雾、PM2.5、有毒气体排放和对人体健康的不良影响。VOCs在环境中具有一定的积累性且稳定性极强。其中，含卤素（Cl、Br等）挥发性有机物有更强的致癌、致畸、致突变的“三致”作用，其引发的环境问题已得到全社会的密切关注。目前我国工业源VOCs中含有大量的含卤素挥发性有机物，其排放量占比将持续上升，因此，对于含卤素挥发性有机物的排放和控制研究一直是科研工作者关注的热点。现有技术中对于含卤素挥发性有机物废气进行净化的方式有多种，低温催化燃烧作为一种节能有效的燃烧方式，越来越受到人们的重视，其操作成本低、反应温度低、催化效率高，能很好地满足环保要求，使其成为处理含卤素挥发性有机物废气的主流技术和发展方向。

VOCs催化剂分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂，贵金属催化剂与非贵金属催化剂相比，这类催化剂具有起燃温度低、燃烧完全、副产物少等优点，但是这类催化剂价格昂贵，反应过程中易受到Cl、Br离子或HCl/HBr毒化而失活，而铁、锰作为地壳中储量较大的过渡金属元素，又具有较多可变价态，适合于多种催化反应类型，因此在铁锰组分中加入适量的贵金属制得的催化剂具有较大研发价值，这类催化剂可降低成本、催化温度，也能提高活性、抗中毒性以及增加催化剂使用寿命。

例如文献(Gang Wang, Yu Wang, Linbo Qin, Bo Zhao, Limin Guo and JunHan, Catalysis Science  Technology 2020, 10 (21), 7203-7216)采用无模板草酸盐热解法制备了铁锰双金属氧化物样品，然后采用湿法浸渍将钌负载在铁锰样品上，最后烘干焙烧得到表面负载钌/铁锰活性组分催化剂，该催化剂在Fe-Mn氧化物的介孔中能有效地负载Ru纳米粒子，改善了金属粒子与载体之间的相互作用，从而确保了材料对氯苯的催化效率和稳定性的提高，使氯苯低温高效催化转化。又例如中国专利CN109833864A公开了一种含卤素VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法，其催化剂为四元金属复合氧化物，其结构形式为Ce_xZr_yM_1-x-yO₂，M为Fe、Co、Cu、Mn、Ni、Zn或Mg；x为0.2~0.8，y为0.8~0.2。该催化剂通过将金属前驱体盐按照一定比例均相沉淀制得，该发明的催化剂具有高的含卤素VOCs催化燃烧活性和稳定性，但是其制备工艺复杂、催化温度高、能耗大，对卤素挥发性有机物的催化稳定性一般。

本发明提供了一种钌/铁锰催化剂制备方法，该催化剂对卤素挥发性有机物转化率高、制备简单、节能环保、负载牢固、稳定性高、耐湿性强、使用寿命长，便于广泛应用。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的是在于提出一种对卤素挥发性有机物转化率高、制备简单、节能环保、负载牢固、稳定性高、耐湿性强、使用寿命长的钌/铁锰催化剂制备方法及其应用。

本发明的解决方案如下：