CN106540739A - 一种负载型催化燃烧用催化剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载型催化燃烧用催化剂的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：A.分别配制0.1～1.0mol/L的铜盐溶液、0.1～1.0mol/L的锰盐溶液和0.5～1.5mol/L的柠檬酸溶液；B.将步骤A所得的铜盐溶液、锰盐溶液和柠檬酸溶液混合；C.将ZSM-5分子筛加入到步骤B所得的混合溶液中，搅拌浸渍；D.将步骤C所得产物干燥、焙烧，即得。本发明负载型催化燃烧用催化剂的制备方法，制备工艺简单，原料来源广泛，成本低廉；所得负载型催化燃烧用催化剂使羧酸酯类的燃烧效率得到了显著的提高。

Description

一种负载型催化燃烧用催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种负载型催化燃烧用催化剂的制备方法，属于环境保护领域。

背景技术

随着工业化和城镇化进程的不断推进，工业生产和人类生活向大气中排放的污染物越来越多，造成严重的大气污染问题，给人类的生存和社会的可持续发展带来严重威胁。挥发性有机化合物(VOCs)废气是主要的大气污染源之一，主要来源于石油化工、涂料、制药、印刷等行业排放的废气。VOCs的大量排放对地球环境造成了严重的危害，是引起大气雾霾、温室效应和臭氧层破坏等二次污染问题的重要原因之一，羧酸酯也是一类排放量较大的VOCs。

对VOC催化燃烧处理时，若将活性组分负载于载体上，可以使催化剂获得较大的活性表面和适宜的孔结构，并维持活性组分的高度分散，还可以增强催化剂的稳定性、活性等。另外，对于价格较昂贵的活性组分，选择合适的催化剂载体还可以降低其使用量，从而降低催化剂的成本。近年来，负载型催化剂也越来越多地被应用于VOCs净化中，常用的载体为γ-Al2O3，其他还有SiO2、TiO2以及ZrO2等；除了以上载体外，一些分子筛载体也引起了研究人员的关注，研究表明，一些分子筛如SBA-15、NaY等，然而现有的负载型燃烧催化剂仍然存在成本高、催化效率低等缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中现有的负载型燃烧催化剂仍然存在成本高、催化效率低等缺陷，本发明提供一种负载型催化燃烧用催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种负载型催化燃烧用催化剂的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：

A.分别配制0.1～1.0mol/L的铜盐溶液、0.1～1.0mol/L的锰盐溶液和0.5～1.5mol/L的柠檬酸溶液；

B.将步骤A所得的铜盐溶液、锰盐溶液和柠檬酸溶液混合；

C.将ZSM-5分子筛加入到步骤B所得的混合溶液中，搅拌浸渍；

D.将步骤C所得产物干燥、焙烧，即得。

步骤A中铜盐溶液和锰盐溶液均为可溶性盐。

申请人经研究发现，ZSM-5分子筛具有特殊的孔道结构、孔径尺寸和稳定的骨架结构，且具有优良的选择性、水热稳定性和耐酸能力，以ZSM-5分子筛为载体通过上述方法所制得的催化剂应用于VOCs催化燃烧方面具有较高的催化效率，显著提高了VOCs的燃烧效率，且成本低廉。

为了进一步提高产品的催化效率，优选，将步骤D所得负载型催化燃烧用催化剂压片、破碎、筛分后，取粒径为0.3-0.6mm的负载型催化燃烧用催化剂备用。

为了进一步提高产品的催化效率，优选，步骤B中，铜盐与锰盐的摩尔比为1:(1～10)；金属离子总量与柠檬酸的摩尔比为1：(1～3)，金属离子包括铜离子和锰离子。

为了进一步提高产品的催化效率，提高有机化合物的转化率，优选，步骤C中，金属离子总质量与ZSM-5分子筛的质量比为1：(1～9)，金属离子包括铜离子和锰离子。

为了保证所得产品的均匀性，优选，步骤C中，搅拌浸渍时间为4-12h。

为了保证所得产品的催化性能，优选，步骤D中，干燥温度为110-150℃，干燥时间为12-24h，焙烧温度为400-700℃，焙烧时间2-8h。

本申请所得的负载型催化燃烧用催化剂尤其适于羧酸酯类的催化燃烧。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明负载型催化燃烧用催化剂的制备方法，制备工艺简单，原料来源广泛，成本低廉；所得负载型催化燃烧用催化剂使羧酸酯类的燃烧效率得到了显著的提高。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

取10ml的0.5mol/L硝酸铜溶液、100ml的0.5mol/L硝酸锰溶液、110ml的0.5mol/L柠檬酸溶液配制成混合溶液，将15.35gZSM-5加入到上述混合溶液中，搅拌浸渍8h后，在110℃干燥24h，其中搅拌速度为300r/min；然后在700℃焙烧2h，制备得到CuMn/ZSM-5负载型催化剂。将所制备的催化剂压片、破碎、筛分后，取粒径为0.3mm的催化剂备用。

催化剂活性评价在连续流动固定床石英反应器中进行。反应器内径15mm，催化剂用量1g，原料气中乙酸甲酯的浓度为1g/m³，反应空速(WHSV)为18000mL/(g·h)。反应温度在500℃时，乙酸甲酯的转化率为99.5％。

实施例2

取10ml的1.0mol/L醋酸铜溶液、10ml的1.0mol/L氯化锰溶液、40ml的1.5mol/L柠檬酸溶液配制成混合溶液，将10.71gZSM-5加入到上述混合溶液中，搅拌浸渍4h后，在140℃干燥12h，其中搅拌速度为400r/min；然后在400℃焙烧8h，制备得到CuMn/ZSM-5负载型催化剂。将所制备的催化剂压片、破碎、筛分后，取粒径为0.6mm的催化剂备用。

催化剂活性评价在连续流动固定床石英反应器中进行。反应器内径15mm，催化剂用量2g，原料气中乙酸甲酯的浓度为1g/m³，反应空速(WHSV)为12000mL/(g·h)。反应温度在500℃时，乙酸甲酯的转化率为97.9％。

实施例3

取10ml的0.1mol/L硫酸铜溶液、50ml的0.1mol/L硝酸锰溶液、12ml的1mol/L柠檬酸溶液配制成混合溶液，将0.339gZSM-5加入到上述混合溶液中，搅拌浸渍12h后，在120℃干燥8h，其中搅拌速度为500r/min；然后在500℃焙烧7h，制备得到CuMn/ZSM-5负载型催化剂。将所制备的催化剂压片、破碎、筛分后，取粒径为0.45mm的催化剂备用。

催化剂活性评价在连续流动固定床石英反应器中进行。反应器内径15mm，催化剂用量1g，原料气中乙酸乙酯的浓度为2g/m³，反应空速(WHSV)为14000mL/(g·h)。反应温度在500℃时，乙酸甲酯的转化率为98.9％。

实施例4

取20ml的0.4mol/L氯化铜溶液、50ml的0.8mol/L醋酸锰溶液、80ml的1.2mol/L柠檬酸溶液配制成混合溶液，将16.272gZSM-5加入到上述混合溶液中，搅拌浸渍10h后，在130℃干燥7h，其中搅拌速度为300r/min；然后在600℃焙烧6h，制备得到CuMn/ZSM-5负载型催化剂。将所制备的催化剂压片、破碎、筛分后，取粒径为0.45mm的催化剂备用。

催化剂活性评价在连续流动固定床石英反应器中进行。反应器内径15mm，催化剂用量2g，原料气中乙酸丙酯的浓度为2g/m³，反应空速(WHSV)为14000mL/(g·h)。反应温度在500℃时，乙酸甲酯的转化率为99.8％。

Claims (7)

1.一种负载型催化燃烧用催化剂的制备方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：

A.分别配制0.1～1.0mol/L的铜盐溶液、0.1～1.0mol/L的锰盐溶液和0.5～1.5mol/L的柠檬酸溶液；

B.将步骤A所得的铜盐溶液、锰盐溶液和柠檬酸溶液混合；

C.将ZSM-5分子筛加入到步骤B所得的混合溶液中，搅拌浸渍；

D.将步骤C所得产物干燥、焙烧，即得。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：将步骤D所得负载型催化燃烧用催化剂压片、破碎、筛分后，取粒径为0.3-0.6mm的负载型催化燃烧用催化剂备用。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤B中，铜盐与锰盐的摩尔比为1:(1～10)；金属离子总量与柠檬酸的摩尔比为1：(1～3)，金属离子包括铜离子和锰离子。

4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤C中，金属离子总质量与ZSM-5分子筛的质量比为1：(1～9)，金属离子包括铜离子和锰离子。

5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤C中，搅拌浸渍时间为4-12h。

6.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤D中，干燥温度为110-150℃，干燥时间为12-24h，焙烧温度为400-700℃，焙烧时间2-8h。

7.权利要求1-6任意一项所述的负载型催化燃烧用催化剂的制备方法所制备的负载型催化燃烧用催化剂的应用，其特征在于：用于羧酸酯类的催化燃烧。