CN103638936B - 用于净化工业有机废气的尖晶石-钙钛矿复合催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
用于净化工业有机废气的尖晶石-钙钛矿复合催化剂及其制备方法，包括CuCo2O4、LaCoO3、CeO2和堇青石蜂窝陶瓷载体，通过将CuCo2O4、LaCoO3、CeO2、硅溶胶粘合剂分两次涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体表面得到该催化剂，其中CuCo2O4、LaCoO3、CeO2的总质量为每升蜂窝载体催化剂涂覆50g，硅溶胶以SiO2计为每升催化剂涂覆10g。采用CuCo2O4、LaCoO3、CeO2的组合和双涂层技术，提高了催化剂的挥发性有机物的氧化能力。而且该催化剂为用于净化工业有机废气的非贵金属催化剂，使用成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学催化剂，特别涉及一种用于净化工业有机废气的尖晶石-钙钛矿复合催化剂及其制备方法。
背景技术
石油化工、涂料、金属制品涂装、印刷、制药、皮革、纺织印染等行业的生产过程，都会释放出甲苯、二甲苯、苯乙烯、乙酸乙酯、丙酮等挥发性有机化合物（简称VOCs）。当前，挥发性有机物是造成大气污染的主要有害物之一，也是造成光化学污染，形成细颗粒物（PM2.5）的主要来源，对人民生活0来了严重的影响。
催化燃烧是净化挥发性有机废气最有效的方法之一，在催化剂的作用下，使有机废气在较低温度发生氧化反应，生成二氧化碳和水，同时放出热量。催化燃烧技术对挥发性有机物的应用范围广，几乎能处理所有的VOCs，由于反应温度较低（～350℃），可以避免直接燃烧带来的NOx二次污染。
目前，用于净化工业废气的催化剂，大多采用堇青石蜂窝陶瓷载体，在蜂窝陶瓷表面涂覆氧化铝、氧化铈、氧化锆等复合氧化物作为第二载体，再采用浸渍法负载贵金属Pd或Pt。由于贵金属资源缺乏，价格昂贵，使得贵金属催化剂的使用受到限制。因此，为了降低催化剂成本，非贵金属催化剂的研究越来越受到关注。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有工业有机废气贵金属催化剂价格较贵的不足，提供一种性能优异的用于净化工业有机废气的尖晶石-钙钛矿复合催化剂及其制备方法。
为解决该技术问题，本发明采用的技术方案为：
用于净化工业有机废气的尖晶石-钙钛矿复合催化剂，包括CuCo2O4、LaCoO3、CeO2和堇青石蜂窝陶瓷载体，通过将CuCo2O4、LaCoO3、CeO2、硅溶胶粘合剂分两次涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体表面得到该催化剂，其中CuCo2O4、LaCoO3、CeO2的总质量为每升蜂窝载体催化剂涂覆50g，硅溶胶以SiO2计为每升催化剂涂覆10g。
该催化剂的具体的制备方法为：
催化剂分两次涂覆制备：第一次涂覆浆料为CuCo2O4、硅溶胶粘合剂（按二氧化硅计算）的质量比为5:1，总质量为每升蜂窝载体催化剂涂覆30g。第二次涂覆浆料为LaCoO3、CuCo2O4、CeO2、硅溶胶粘合剂（按二氧化硅计算）3:1:1:1，总质量为每升蜂窝载体催化剂涂覆30g。将上述混合均匀的浆料依次均匀涂覆的堇青石蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙内多余的浆液，经110℃干燥，500℃焙烧，制得尖晶石-钙钛矿复合催化剂。
所述浆料用水稀释后通过球磨4小时。其中涂覆浆料用浓硝酸将酸度调至pH=4.0。
本发明催化剂，采用CuCo2O4、LaCoO3、CeO2的组合和双涂层技术，提高了催化剂的挥发性有机物的氧化能力。而且该催化剂为用于净化工业有机废气的非贵金属催化剂，使用成本较低。
具体实施方式
实施例1
（1）第一涂层：称取CuCo2O4尖晶石100g和硅溶胶粘合剂100g（按二氧化硅计20g），加550ml去离子水稀释后球磨4小时，用浓硝酸将酸度调至pH=4.0。将堇青石蜂窝陶瓷载体（200目，外型100mm*100mm*40mm）浸渍上述浆料，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙内多余的浆液。然后经110℃干燥，500℃焙烧4小时。第一涂层的涂覆量为30g/L。
（2）第二涂层：称取LaCoO3钙钛矿石60g、CuCo2O4尖晶石20g、CeO220g和硅溶胶粘合剂100g（按二氧化硅计20g），加420ml去离子水稀释后球磨4小时。再用浓硝酸将浆液酸度调至pH=4.0。将涂有第一层氧化物堇青石蜂窝陶瓷载体浸渍上述浆料，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙内多余的浆液。然后、经110℃干燥，500℃焙烧4小时，得到本发明的催化剂。第二涂层的涂覆量为30g/L。催化剂活性评价结果见表1。
催化剂活性评价条件，空速为10000h-1，测量温度为气体进入催化剂床层的温度，反应气体的含氧量为21%，模拟有机反应物选择甲苯、乙酸乙酯、丙酮、苯乙烯。催化性能以有机物转化率达到99%的最低反应温度T99表示。
表1：实施例1整体式Pd催化剂的性能
比较例1
催化剂的制备方法与实施例1相同，只负载第一涂层，所制得的比较催化剂的催化性能见表2。催化剂评价条件与实施例1相同。
表2：比较例1整体式Pd催化剂的性能
比较例2
催化剂的制备方法与实施例1相同，只负载第二涂层，所制得的比较催化剂的催化性能见表3。催化剂评价条件与实施例1相同。
表3：比较例2整体式Pd催化剂的性能
由此可见，本发明的催化剂对于工业有机废气有较好的催化净化效果，实施例1催化剂的催化净化效果更好。催化剂具有制备工艺简单，成本低、废气适用范围大等特点。
Claims (3)
1.用于净化工业有机废气的尖晶石-钙钛矿复合催化剂，包括CuCo2O4、LaCoO3、CeO2和堇青石蜂窝陶瓷载体，其特征在于：通过将CuCo2O4、LaCoO3、CeO2、硅溶胶粘合剂分两次涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体表面得到该催化剂，其中CuCo2O4、LaCoO3、CeO2的总质量为每升蜂窝载体催化剂涂覆50g，硅溶胶以SiO2计为每升催化剂涂覆10g。
2.权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
催化剂分两次涂覆制备：第一次涂覆浆料为CuCo2O4、按二氧化硅计算的硅溶胶粘合剂的质量比为5:1，总质量为每升蜂窝载体催化剂涂覆30g，第二次涂覆浆料为LaCoO3、CuCo2O4、CeO2、按二氧化硅计算的硅溶胶粘合剂的质量比为3:1:1:1，总质量为每升蜂窝载体催化剂涂覆30g，将混合均匀的浆料依次均匀涂覆在堇青石蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙内多余的浆液，经110℃干燥，500℃焙烧，制得催化剂。
3.权利要求2所述制备方法，其特征在于：所述浆料用水稀释后通过球磨4小时，其中涂覆浆料用浓硝酸将酸度调至pH＝4.0。
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