CN105289698A - 一种用于降解VOCs的CeO2-CoO复合分子筛催化剂的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学催化剂及其制备技术领域，旨在提供一种CeO2-CoO复合分子筛催化剂的制备工艺。本发明采用SBA-15与SAPO-34型介孔分子筛为载体，通过共浸渍法，将SBA-15与SAPO-34型分子筛等体积浸渍定量的Ce(NO3)3和Co(NO3)2混合溶液，经一定温度的干燥、烘焙后，再粉碎、过筛，制成CeO2-CoO复合分子筛催化剂。本发明制备的CeO2-CoO复合分子筛催化剂，提高了催化剂的抗氯中毒性能，增大了催化剂的比表面积，增加了催化剂上活性氧物种的含量，从而改善了催化剂对VOCs的催化燃烧性能。基。
Description
技术领域
本发明涉及一种VOCs燃烧催化剂的制备工艺，尤其涉及一种CeO2-CoO复合分子筛催化剂的制备工艺。
背景技术
挥发性有机化合物(VOCs)是指常温下饱和蒸气压约大于70Pa和常压下沸点小于260℃的有机化合物的总称。研究表明VOCs对人类健康和地球环境影响很大，如氟氯烃会破坏臭氧层，VOCs和氮氧化物会发生反应，并可能导致光化学烟雾的产生从而对环境影响很大，有些VOCs有很强的致癌性对人类健康有很大威胁。
目前，已报道了多种VOCs末端控制技术，如吸附法、吸收法、低温等离子体法、光催化氧化法、生物处理法及催化氧化法，其中催化氧化法具有高效和低能耗等优点，可以有效的将多种VOCs催化氧化为CO2和H2O，从而引起了广泛的研究。
该类催化剂按照活性组分不同，大致可分为三类：贵金属、过渡金属氧化物、稀土及其复合氧化物。贵金属类催化剂活性高，但是价格昂贵并且在处理含硫、氯型VOCs时容易毒化而失活。作为贵金属的替代品，过渡金属氧化物催化剂抗Cl失活性能强，但是氧化活性不高。稀土及其复合氧化物由于其结构中容易形成表面晶格缺陷，使表面晶格氧具有高活性的氧化中心，从而表现出良好的深度氧化能力及较好的低温起燃活性。其中CeO2及饰基复合氧化物因具有良好的氧流动性，且成本低廉、环境友好而备受关注。如公开日为2009年6月3日，公开号为CN101444746A的中国专利中，公开了一种CeO2-分子筛催化剂的制备方法，以硝酸亚铈和具有强酸性的分子筛为原料，采用机械研磨法制备CeO2-分子筛催化剂。然而，单组份的CeO2催化剂在催化燃烧VOCs时，其表面容易吸附含氯物种，导致催化剂的活性中心被覆盖，致使催化剂发生失活。同时采用研磨法制备的催化剂，CeO2在分子筛表面均匀度不足，明显降低了催化剂的催化活性。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种CeO2-CoO复合分子筛催化剂的制备工艺，通过采用SBA-15与SAPO-34这两种类型的分子筛，使CeO2与CoO均匀附着在分子筛上，可有效增强催化剂的抗氯中毒性能，降低VOCs的转化温度，提高VOCs的降解效率。
本发明采用的技术方案步骤如下：
(1)将分子筛在550℃空气氛围中焙烧，以焙烧后的分子筛为载体，等体积浸渍Ce(NO3)3和Co(NO3)2混合溶液；
(2)将浸渍有CeO2-CoO的分子筛催化剂置于110℃的条件下干燥，之后再于550℃下焙烧；
(3)将负载有CeO2-CoO的分子筛催化剂压片、粉碎、过筛。
通过等体积浸渍Ce(NO3)3和Co(NO3)2混合溶液，能够使这两种组分之间发生了一定的协同作用，促进活性组分在分子筛表面分布的均匀度，增加了催化剂的表面酸性而有利于VOCs的吸附和活化，提高了催化剂上活性氧物种的流动性，使其具有更好的氧化还原性能而有利于VOCs的深度氧化。另外多组分的使用，提高了催化剂在使用时的抗氯中毒性能，有效改进了催化剂的使用性能。
作为优选，本发明所述步骤(1)中的分子筛类型包括SBA-15型分子筛与SAPO-34型分子筛。由此使得本发明中的催化剂具特殊的孔道结构，较大的比表面积，丰富的微孔与酸性中心，能显著提高CeO2与CoO在分子筛表面负载的均匀性，降低催化剂在使用过程中转化温度，提高催化剂的催化效率。同时特殊的孔道结构使催化剂不容易发生积碳现象，提高了催化剂使用的稳定性。
作为优选，本发明所述步骤(1)中分子筛在550℃空气氛围中焙烧时间为2h。
作为优选，本发明所述步骤(1)中分子筛在Ce(NO3)3和Co(NO3)2混合溶液中的浸渍时间为6h。采用6h的浸渍时间能够使有铈和钴充分、均匀地分布在分子筛上，从而提高了催化剂的比表面积，增强催化剂的催化活性。
作为优选，本发明所述步骤(2)中将浸渍有CeO2-CoO的分子筛催化剂置于110℃的条件下干燥时间为2h。
作为优选，本发明所述步骤(2)中将浸渍有CeO2-CoO的分子筛催化剂置于550℃的条件下焙烧时间为2h。在该条件下制备的催化剂具有较大的比表面积，较小的晶粒尺寸，最佳的氧流动性和供氧能力，因此该催化剂对VOCs的催化降解活性最高。
作为优选，本发明所述步骤(3)中的负载有CeO2-CoO的分子筛催化剂经过筛后取40～60目。由此使得本发明中的催化剂的颗粒大小更加适用于VOCs的催化氧化。
作为优选，本发明所述的催化剂上CeO2的负载量为15％，Ce∶Co摩尔比为8∶1。
通过上述工艺所制备的CeO2-CoO复合分子筛催化剂起燃温度低，转化效率高。本发明提高了催化剂抗氯中毒性能与催化剂的比表面积，增加了催化剂上活性氧物种的含量，降低了VOCs的催化燃烧温度，从而使得催化剂具有更好的催化活性改善了对VOCs的催化氧化效果。本发明制备工艺简单，操作容易，制备的CeO2-CoO复合分子筛催化剂性能可靠，能够为VOCs的降解提供新的思路与方法。
附图说明
图1为本发明实施例1中以SAPO-34型分子筛制备的CeO2-CoO复合分子筛催化剂的SEM图像。
图2为本发明实施例1中以SBA-15型分子筛制备的CeO2-CoO复合分子筛催化剂的SEM图像。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1：
本实施例中的CeO2-CoO复合分子筛催化剂的制备方法依次包括如下步骤：
(1)将SAPO-34型分子筛在550℃空气气氛中焙烧2h。
(2)以焙烧后的SAPO-34型分子筛为载体，等体积浸渍Ce(NO3)3和Co(NO3)2混合溶液6小时。
(3)将浸渍有Ce(NO3)3和Co(NO3)2的分子筛在110℃干燥2小时，再550℃焙烧2小时。
(4)将负载有CeO2-CoO催化剂，压片、粉碎、过筛后取40-60目颗粒备用。
本实施例中的CeO2-CoO复合分子筛催化剂中的CeO2的负载量为15％，Ce∶Co摩尔比为8∶1。催化剂的形态结构如图1所示，CeO2-CoO均匀的分布在SAPO-34型分子筛的表面。本实施例中的催化剂的制备方法工艺简单，能够提高了催化剂抗氯中毒性能，增大催化剂的比表面积，增加催化剂上活性氧物种的含量，改善对VOCs的催化氧化的活性。
实施例2：
本实施例中的CeO2-CoO复合分子筛催化剂的制备方法依次包括如下步骤：
(5)将SBA-15型分子筛在550℃空气气氛中焙烧2h。
(6)以焙烧后的SBA-15型分子筛为载体，等体积浸渍定量的Ce(NO3)3和Co(NO3)2混合溶液6小时。
(7)将浸渍有Ce(NO3)3和Co(NO3)2的分子筛在110℃干燥2小时，再550℃焙烧2小时。
(8)将负载有CeO2-CoO催化剂，压片、粉碎、过筛后取40-60目颗粒备用。
本实施例中的CeO2-CoO复合分子筛催化剂中的CeO2的负载量为15％，Ce∶Co摩尔比为8∶1。催化剂的形态结构如图2所示，CeO2-CoO均匀的分布在SBA-15型分子筛的表面。本实施例中的CeO2-CoO复合分子筛催化剂的制备方法工艺简单，能够提高了催化剂抗氯中毒性能，增大催化剂的比表面积，增加催化剂上活性氧物种的含量，改善对VOCs催化氧化的活性。
本实施例中CeO2-CoO复合分子筛催化剂的制备方法工艺简单，制备条件温和。虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于降解VOCs的CeO2-CoO复合分子筛催化剂的制备工艺，其特征在于，包含如下步骤：
(1)将分子筛在550℃空气氛围中焙烧，以焙烧后的分子筛为载体，等体积浸渍Ce(NO3)3和Co(NO3)2混合溶液；
(2)将浸渍有CeO2-CoO的分子筛催化剂置于110℃的条件下干燥，之后再于550℃下焙烧；
(3)将负载有CeO2-CoO的分子筛催化剂压片、粉碎、过筛。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中的分子筛类型包括SBA-15型分子筛与SAPO-34型分子筛。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中分子筛在550℃空气氛围中焙烧时间为2h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中分子筛在Ce(NO3)3和Co(NO3)2混合溶液中的浸渍时间为6h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中将浸渍有CeO2-CoO的分子筛催化剂置于110℃的条件下干燥时间为2h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中将浸渍有CeO2-CoO的分子筛催化剂置于550℃的条件下焙烧时间为2h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中的负载有CeO2-CoO的分子筛催化剂经过筛后取40～60目。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于各催化剂上CeO2的负载量为15％，Ce∶Co摩尔比为8∶1。
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