[发明专利]一种去除甲苯的催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种去除甲苯的催化剂的制备方法及催化剂，该制备方法包括以下步骤：步骤一，准备柠檬酸溶液，加入UiO‑67载体材料并搅拌形成混浊液，将混浊液静置；步骤二，准备PdCl2溶液，加入到步骤一静置后的混浊液中进一步搅拌，再将混浊液静置；步骤三，将步骤二静置后的混浊液过滤后烘干，得到催化剂前驱体；步骤四，催化剂前驱体焙烧得到去除甲苯的催化剂。本发明通过UiO‑67将Pd颗粒包裹，能有效防止Pd颗粒聚集，催化剂稳定性显著提高。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种去除甲苯的催化剂及其制备和应用。

背景技术

现代工业化和城市化快速发展，资源特别是能源消耗持续增长的同时，区域性大气污染问题越发突出。挥发性有机污染物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)是大气环境污染物的重要组成部分，对人类生存和健康影响巨大，它的控制排放、治理污染不容忽视。

目前的挥发性有机污染物的治理包括破坏性、非破坏性方法，及这两种方法的组合。破坏性的方法包括燃烧、生物氧化、热氧化、光催化氧化，低温等离子体及其集成的技术，主要是由化学或生化反应，用光、热、微生物和催化剂将VOCs转化成CO₂和H₂O等无毒无机小分子化合物。非破坏性法，即回收法，主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分离技术，通过物理方法，控制温度，压力或用选择性渗透膜和选择性吸附剂等来富集和分离挥发性有机化合物。传统的挥发性废气处理常用吸收、吸附法去除，燃烧去除等。其中，催化氧化法是控制VOCs排放的最有效的方法之一，而效果优良、价格低廉、制备工艺简单的催化材料正是该方法的关键因素。催化氧化是利用催化剂在较低温度和较快反应速率等条件下，将待处理有机气体氧化分解为二氧化碳和水，而且催化剂中负载金属可以促进有机污染物氧化并减少焦炭形成。现阶段，催化氧化法使用的催化剂有两种，即贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要包括Pt、Pd等，它们以细颗粒形式依附在催化剂载体上，而催化剂载体通常是金属或陶瓷蜂窝，或散装填料；非贵金属催化剂主要是由过渡元素金属氧化物，比如MnO₂，与粘合剂经过一定比例混合，然后制成的催化剂。为有效防止催化剂中毒后丧失催化活性，在处理前必须彻底清除可使催化剂中毒的物质，比如Pb、Zn和Hg等。目前研究最多的去除甲苯催化剂集中在贵金属系上面，Pd催化剂在工业上用于去除甲苯较广泛。后续研究学者们将Pd、Ce和Mn负载在分子筛载体上面，催化剂活性有一定提高。如江汉大学申请的一个专利(专利公开号为CN 108080018 A)报道了改性锰氧化物分子筛催化剂的制备方法，单一金属氧化物目前还是不能跨越低温活性较差的障碍，因此采用复合金属对催化性能优良的分子筛载体进行改性，这也在一定方面表明，锰氧化物对VOCs的去除有较好的作用。如太原理工大学申请的一个专利(专利公开号为CN 105817236 A)中描述了将活性组分铂负载在介孔结构的铜锡复合氧化物载体上，该甲苯低温燃烧催化剂低温活性好、CO₂选择性高，节能降耗效果显著。如南京大学申请的一个专利(专利公开号为CN 104676610 A)描述了以二氧化铈载钯为催化剂，氧化燃烧去除甲苯。但是，上述现有技术中的催化剂的活性与稳定性等仍有待进一步改善。本发明也正是基于此而提出的。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种去除甲苯的催化剂及其制备方法，以改善其活性与稳定性等。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种去除甲苯的催化剂，该催化剂以UiO-67为载体，Pd为活性组分，且Pd占催化剂总质量的0.01％～2％，可为0.01％、0.03％、0.05％、0.06％、0.08％、0.1％、0.5％、1％或2％，优选为0.05-0.1％。

进一步的，所述催化剂的颗粒大小为40～80目。

本发明的技术方案之二提供了上述催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：