CN107970921A - 一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法和应用以及催化有机废气燃烧的方法 - Google Patents

一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法和应用以及催化有机废气燃烧的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107970921A
CN107970921A CN201610920562.7A CN201610920562A CN107970921A CN 107970921 A CN107970921 A CN 107970921A CN 201610920562 A CN201610920562 A CN 201610920562A CN 107970921 A CN107970921 A CN 107970921A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
weight
active component
exhaust gas
ceramic fibre
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610920562.7A
Other languages
English (en)
Inventor
刘小波
王国清
乐毅
王育
杨沙沙
马天石
刘海江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry
China Petroleum and Chemical Corp
Original Assignee
Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry
China Petroleum and Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry, China Petroleum and Chemical Corp filed Critical Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry
Priority to CN201610920562.7A priority Critical patent/CN107970921A/zh
Publication of CN107970921A publication Critical patent/CN107970921A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/20—Carbon compounds
    • B01J27/22—Carbides
    • B01J27/224—Silicon carbide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/07—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/14—Gaseous waste or fumes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

本发明涉及催化剂领域，公开了一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法和应用以及催化有机废气燃烧的方法，其中，该催化剂包括活性组分和载体，所述活性组分为贵金属，所述载体为表面涂覆有氧化铝涂层的陶瓷纤维。本发明还提供了上述催化剂的制备方法，由该方法制备得到的具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其应用，以及一种有机废气催化燃烧的方法。本发明提供的催化剂制备工艺简单；并且，将本发明提供的催化剂用于有机废气催化燃烧过程中，具有催化活性高的优点，特别是在高空速、低浓度有机废气的条件下仍具有良好催化活性。

Description

一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法和应 用以及催化有机废气燃烧的方法
技术领域
本发明涉及催化剂领域，具体地，涉及一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法，由该方法制备得到的具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其应用，以及一种有机废气催化燃烧的方法。
背景技术
随着我国工业的不断发展，挥发性有机污染物的排放量正逐年增加。传统的有机废气治理方法主要有吸附法、冷凝法及燃烧法。近年来随着有机废气污染的逐渐加剧，有机废气治理新技术不断的改进和推陈出新，如生物处理技术、电晕技术、光催化氧化技术、低温等离子技术以及膜技术在有机废气治理逐渐得到的应用和推广。但受限于工艺复杂程度、投资额度高、能耗高、污染物处理不完全等种种难点，种种新技术往往难以推广。催化燃烧去除效率高、操作方便易行，使其成为最经济有效且环保的处理方式之一。
现阶段国内外催化燃烧法所用的催化剂主要分为贵金属型与复合氧化物型两种，贵金属型催化剂由贵金属Pt、Pd等制成，此类催化剂催化活性好、寿命长；复合金属氧化物型催化剂主要是Cu、Mn等的金属氧化物，该类催化剂价格低廉，在一定条件下可达到贵金属催化剂的效果，可该类催化剂却存在耐久性差这一明显缺点，这也使得该类催化剂实际使用受到了限制。
同时，在实际使用过程中，有机废气排放法规不断加严，未经过催化剂的初始排放废气的污染物含量也不断降低，这就要求催化剂在更低的废气浓度下依然能够具有较高的转化效率。并且，从工程实际安装及催化剂整体价格方面来考虑，需要催化剂能够在更高空速下保持好的催化活性。因此，如何能够制备出高催化活性、高寿命、低成本的适合高空速、低浓度有机废气的催化剂，这是目前工业催化领域研究的热点所在。
CN104069869B公开了一种整体式催化剂，该催化剂由金属相载体和负载在载体上的活性贵金属或负载活性贵金属及助剂金属氧化物组成。但该催化剂仅用于煤层气脱氧净化和低浓度甲烷及VOCs催化燃烧脱除反应。
陶瓷纤维是一种纤维状轻质材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动、强度高、抗热冲击性好、耐化学腐蚀等特点，在机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业都得到了广泛的应用，同时，它也是是一种理想的高温过滤材料。近年来已经使用陶瓷纤维成功开发出各种过滤器，例如，烛式过滤器、织物过滤器和复合过滤器，被广泛应用于火力发电厂金属冶炼厂化工厂的消烟除尘，同时，在机动车尾气净化领域也具有广阔的应用前景。CN103806990A公开了一种陶瓷纤维催化剂载体的汽车尾气处理器制备方法，该方法将铈、锆、镧、锶和钴的无机盐溶液加入溶胶形成剂经搅拌均匀后，再加入胶粒悬浮剂，得到稳定的催化剂溶胶。将陶瓷纤维棉柱，浸入催化剂溶胶中，得到表面粘附催化剂胶体的陶瓷纤维棉柱；再经干燥和煅烧得到担载催化剂的陶瓷纤维棉柱，装入带有内保温层的金属壳中，即得到汽车尾气净化器。该方法制备的陶瓷纤维催化剂强度低，不耐机械振动，且活性组分负载量低，活性差。
CN102580731A公开了一种球状催化剂制备方法。该催化剂由廉价的氧化铝小球为载体，以氧化铝、氧化铈、氧化镓、铈锆固溶体的混合物等其中一种或几种氧化物作为涂层，以Pd作为活性组分，经过预处理、涂层浆液的制备、浸渍及后处理制备而成。但该催化剂采用氧化铝球作为载体，堆密度大，气阻大。
因此，有必要寻找一种制备工艺简单且催化活性高，特别是在高空速、低浓度有机废气的条件下仍具有良好催化活性的用于有机废气催化燃烧的催化剂。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的上述缺陷，提供了一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法，由该方法制备得到的具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其应用，以及一种有机废气催化燃烧的方法。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂，其中，该催化剂包括活性组分和载体，所述活性组分为贵金属，所述载体为表面涂覆有氧化铝涂层的陶瓷纤维。
第二方面，本发明还提供了一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂的制备方法，该方法包括：将载体与活性组分的前驱体溶液接触，然后依次进行第一干燥和第一焙烧；其中，所述载体为表面涂覆有氧化铝涂层的陶瓷纤维，所述活性组分为贵金属。
第三方面，本发明还提供了由上述方法制备得到的具有催化有机废气燃烧功能的催化剂。
第四方面，本发明还提供了上述催化剂在有机废气催化燃烧中的应用。
第五方面，本发明还提供了一种有机废气催化燃烧的方法，其中，该方法包括：在催化剂存在下，催化有机废气燃烧，所述催化剂为本发明提供的催化剂。
本发明使用陶瓷纤维制成一种适用于有机废气催化燃烧的催化剂，其制备工艺简单易行，废气处理效率高。即，将本发明提供的催化剂用于有机废气催化燃烧过程中，具有制备工艺简单且催化活性高的优点，特别是在高空速、低浓度有机废气的条件下仍具有良好催化活性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂，其中，该催化剂包括活性组分和载体，所述活性组分为贵金属，所述载体为表面涂覆有氧化铝涂层的陶瓷纤维。
根据本发明，以催化剂的总重量为基准，所述活性组分以金属元素计的含量可以为0.05-3.25重量％，优选为0.25-0.65重量％；所述氧化铝涂层的含量可以为9.45-21.25重量％，优选为10.89-15.38重量％；所述陶瓷纤维的含量可以为75.5-90.5重量％，优选为84.01-88.76重量％。
在本发明中，对所述贵金属没有特别的限定，可以为本领域常规的选择，例如，所述贵金属为金、银和铂族金属中的至少一种，优选为铂族金属，更优选为Pt和/或Pd。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述活性组分为Pt和Pd，且Pt与Pd的摩尔比为0.15-6：1，优选为0.5-2：1。
根据本发明，所述陶瓷纤维可以为本领域的常规选择，优选地，所述陶瓷纤维的直径为2-5μm。本发明对所述陶瓷纤维的来源没有特别的限定，可以通过市售获得。
根据本发明，所述氧化铝涂层的厚度为0.2-0.8μm。
第二方面，本发明还提供了一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂的制备方法，该方法包括：将载体与活性组分的前驱体溶液接触，然后依次进行第一干燥和第一焙烧；其中，所述载体为表面涂覆有氧化铝涂层的陶瓷纤维，所述活性组分为贵金属(如前所述)。
根据本发明，本发明对所述活性组分的前驱体溶液没有特别的限定，只要可以使活性组分负载于载体上即可，例如，所述活性组分的前驱体溶液可以为活性组分的盐溶液，优选为活性组分的硝酸盐溶液、活性组分的硫酸盐溶液和活性组分的盐酸盐溶液中的至少一种。
在本发明中，以金属元素计，所述活性组分的前驱体溶液的浓度可以为0.05-2mol/L，优选为0.1-0.5mol/L。
根据本发明，以制备100重量份的催化剂为基准，所述活性组分以金属元素计的用量可以为0.05-3.25重量份，优选为0.25-0.65重量份；所述氧化铝涂层的用量可以为9.45-21.25重量份，优选为10.89-15.38重量份；所述陶瓷纤维的用量可以为75.5-90.5重量份，优选为84.01-88.76重量份。
根据本发明，所述陶瓷纤维可以为本领域的常规选择，优选地，所述陶瓷纤维的直径为2-5μm。本发明对所述陶瓷纤维的来源没有特别的限定，可以通过市售获得。
根据本发明，对所述接触的方式没有特别的限定，可以采用本领域常规使用的方式，例如，可以采用浸渍、混合和搅拌中至少一种方式。在优选的情况下，所述接触的时间为5-20min，优选为5-10min。
在本发明中，对所述第一干燥的方式和设备没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如，可以在常规的烘箱中进行烘干。在优选的情况下，所述第一干燥的条件可以包括：干燥的温度为80-250℃，优选为100-120℃；干燥的时间为0.5-2h，优选为0.5-1h。
在本发明中，对所述第一焙烧的设备没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如，可以在马弗炉中进行。在优选的情况下，所述第一焙烧的条件包括：焙烧的温度为550-700℃，优选为600-650℃；焙烧的时间为6-10h，优选为6-8h。
根据本发明，所述载体的制备方法可以包括：在超声条件下，将陶瓷纤维浸渍于氧化铝浆料中，然后依次进行第二干燥和第二焙烧。
在本发明中，所述氧化铝浆料的固含量可以为5-45重量％，优选为15-25重量％；pH值为4-6.5，优选为4-6。
在本发明中，固含量指的是浆料经烘干后剩余部分占总量的质量百分数。
在本发明中，对超声的过程没有特别的限定，例如，超声的过程可以在本领域常规使用的超声机中进行，优选地，所述超声的频率为30-300Hz。
在本发明中，对所述浸渍的条件没有特别的限定，只要可以将氧化铝浆料涂覆于陶瓷纤维的表面即可，例如，所述浸渍的时间可以为1-6h，优选为2-5h。
在本发明中，对所述第二干燥的方式和设备没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如，可以在常规的烘箱中进行烘干。在优选的情况下，所述第二干燥的条件可以包括：干燥的温度为80-120℃，干燥的时间为8-24h，优选为8-12h。
在本发明中，对所述第二焙烧的设备没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如，可以在马弗炉中进行。在优选的情况下，所述第二焙烧的条件可以包括：焙烧的温度为550-650℃，焙烧的时间为6-10h，优选为6-8h。
根据本发明，所述氧化铝浆料的制备方法可以包括：在酸性条件下，将铝源与水的混合物进行球磨，得到氧化铝浆料。
在本发明中，所述铝源可以选自拟薄水铝石、三水铝石、氢氧化铝和铝溶胶中的至少一种。
在本发明中，所述铝源与水的重量比可以为1：4-20，优选为4-6。
在本发明中，所述球磨的条件可以包括：转速为300-600r/min，球磨时间为24-36h；优选地，转速为400-500r/min，球磨时间为24-32h。另外，本发明对所述球磨的设备没有特别的限定，例如，所述球磨可以在球磨机中进行。
在本发明中，所述酸性条件可以包括：pH值为4-6.5，优选为4-6。
在本发明中，所述酸性条件可以通过本领域常规使用的方式实现，例如，可以通过加入无机酸溶液实现；优选地，所述无机酸溶液选自硝酸、盐酸和硫酸中的至少一种；更优选地，所述无机酸溶液的浓度为0.5-2mol/L。
在本发明中，所述陶瓷纤维可以经过酸液预处理，因此，所述方法还可以包括：在浸渍于氧化铝浆料中之前，将陶瓷纤维进行酸液预处理。酸液预处理后的陶瓷纤维可以在清洗和干燥后再浸渍于氧化铝浆料中。
在本发明中，所述酸液可以选自硝酸、盐酸和硫酸中的至少一种，优选为硝酸；所述预处理的时间可以为6-24h，优选为8-12h；优选地，所述酸液的浓度可以为0.5-2mol/L。
第三方面，本发明还提供了上述方法制备得到的具有催化有机废气燃烧功能的催化剂。
第四方面，本发明还提供了上述催化剂在催化有机废气燃烧中的应用。
第五方面，本发明还提供了一种有机废气催化燃烧的方法，其中，该方法包括：在催化剂存在下，催化有机废气燃烧，所述催化剂为本发明提供的催化剂。
在本发明中，有机废气指的是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物，其主要生产于化工和石油废气行业，石油、化工产品储罐气，印刷和油漆生产废气，萃取废气、木材干馏废气及制药厂废气等。
根据本发明，对所述燃烧的设备没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如，可以在固定床或流化床反应器中进行。在优选的情况下，所述燃烧的条件可以包括：空速为3000-30000h-1，优选为6000-20000h-1，更优选为10000-15000h-1。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
制备例1
本制备例用于说明本发明提供的催化剂及其制备方法。
(1)称取三水铝石(购于淄博耀和铝业有限公司)112g，加入到480g蒸馏水中，搅拌后滴加1.2mL浓硝酸(浓度为65重量％)。将其放入球磨罐中，转速设定为400r/min，球磨时间24h后即可得到pH为5，固含量为20％的氧化铝浆料；
(2)使用浓度为1mol/L的硝酸溶液浸泡陶瓷纤维(购于斯科特密封材料(广州)有限公司，直径为4μm)8小时，处理完毕后蒸馏水清洗干净，烘干；
(3)将步骤(2)处理好的陶瓷纤维投入步骤(1)制备好的氧化铝浆料中，超声(频率为53Hz)2小时后滤掉多余的氧化铝浆料，然后于烘箱中100℃干燥8小时，以制得涂覆氧化铝浆料的陶瓷纤维；
(4)将步骤(3)制得的涂覆氧化铝浆料的陶瓷纤维置于马弗炉中焙烧，焙烧的温度为600℃，焙烧6小时后即可得到负载型载体Z1。在该负载型载体Z1中，氧化铝涂层的厚度为0.45μm；
(5)以金属元素计，配制浓度为0.1mol/L的Pt和Pd的硝酸盐溶液45mL，其中Pt与Pd的摩尔比为1：2；
(6)将步骤(4)制得的载体Z1浸渍于步骤(5)配制的溶液中，停留5分钟，去除多余的残液，在100℃下烘干0.5小时；
(7)重复步骤(6)直至Pt和Pd的硝酸盐溶液被吸收完全，然后在马弗炉中焙烧，焙烧的温度为550℃，焙烧6小时后即可得到具有催化有机废气燃烧的催化剂C1；
在催化剂C1中，以金属元素计的Pt和Pd的含量为0.25重量％，氧化铝涂层的含量为12.32重量％，陶瓷纤维的含量为87.43重量％。
制备例2
本制备例用于说明本发明提供的催化剂及其制备方法。
(1)称取拟薄水铝石(购于山东铝业公司)112.5g，铝溶胶(购于济南永信化工有限公司)30g加入到560g蒸馏水中，搅拌后滴加0.6mL浓硝酸(浓度为65重量％)。将其放入球磨罐中，转速设定为420r/min，球磨时间25h后即可得到pH为6，固含量为25％的氧化铝浆料；
(2)使用浓度为1.5mol/L的硝酸溶液浸泡陶瓷纤维(购于斯科特密封材料(广州)有限公司，直径为4μm)12小时，处理完毕后蒸馏水清洗干净，烘干；
(3)将步骤(2)处理好的陶瓷纤维投入步骤(1)制备好的氧化铝浆料中，超声(频率为53Hz)5小时后滤掉多余的氧化铝浆料，然后于烘箱中120℃干燥10小时，以制得涂覆氧化铝浆料的陶瓷纤维；
(4)将步骤(3)制得的涂覆氧化铝浆料的陶瓷纤维置于马弗炉中焙烧，焙烧的温度为650℃，焙烧8小时后即可得到负载型载体Z2。在该负载型载体Z2中，氧化铝涂层的厚度为0.8μm；
(5)以金属元素计，配制浓度为0.5mol/L的Pt和Pd的硝酸盐溶液20mL，其中Pt与Pd的摩尔比为1：1；
(6)将步骤(4)制得的载体Z2浸渍于步骤(5)配制的溶液中，停留10分钟，去除多余的残液，在120℃下烘干0.5小时；
(7)重复步骤(6)直至Pt和Pd的硝酸盐溶液被吸收完全，然后在马弗炉中焙烧，焙烧的温度为650℃，焙烧6小时后即可得到具有催化有机废气燃烧的催化剂C2；
在催化剂C2中，以金属元素计的Pt和Pd的含量为0.52重量％，氧化铝涂层的含量为15.36重量％，陶瓷纤维的含量为84.12重量％。
制备例3
本制备例用于说明本发明提供的催化剂及其制备方法。
(1)称取三水铝石(购于淄博耀和铝业有限公司)150g，加入到600g蒸馏水中，搅拌后滴加4mL浓硝酸(浓度为65重量％)。将其放入球磨罐中，转速设定为500r/min，球磨时间32h后即可得到pH为4，固含量为15％的氧化铝浆料；
(2)使用浓度为2mol/L的硝酸溶液浸泡陶瓷纤维(购于斯科特密封材料(广州)有限公司，直径为4μm)8小时，处理完毕后蒸馏水清洗干净，烘干；
(3)将步骤(2)处理好的陶瓷纤维投入步骤(1)制备好的氧化铝浆料中，超声(频率为53Hz)2.5小时后滤掉多余的氧化铝浆料，然后于烘箱中80℃干燥12小时，以制得涂覆氧化铝浆料的陶瓷纤维；
(4)将步骤(3)制得的涂覆氧化铝浆料的陶瓷纤维置于马弗炉中焙烧，焙烧的温度为550℃，焙烧8小时后即可得到负载型载体Z3。在该负载型载体Z3中，氧化铝涂层的厚度为0.2μm；
(5)以金属元素计，配制浓度为0.15mol/L的Pt和Pd的硝酸盐溶液50mL，其中Pt与Pd的摩尔比为2：1；
(6)将步骤(4)制得的载体Z3浸渍于步骤(5)配制的溶液中，停留10分钟，去除多余的残液，在100℃下烘干1小时；
(7)重复步骤(6)直至Pt和Pd的硝酸盐溶液被吸收完全，然后在马弗炉中焙烧，焙烧的温度为600℃，焙烧8小时后即可得到具有催化有机废气燃烧的催化剂C3；
在催化剂C3中，以金属元素计的Pt和Pd的含量为0.35重量％，氧化铝涂层的含量为10.89重量％，陶瓷纤维的含量为88.76重量％。
制备例4
本制备例用于说明本发明提供的催化剂及其制备方法。
按照制备例1的方法进行，所不同的是，在步骤(5)中，使用相同浓度和体积的Pt的硝酸盐溶液代替制备1中使用的Pt和Pd的硝酸盐溶液，以制得催化剂4。
在催化剂C4中，以金属元素计的Pt的含量为0.65重量％，氧化铝涂层的含量为15.34重量％，陶瓷纤维的含量为84.01重量％。
制备例5
本制备例用于说明本发明提供的催化剂及其制备方法。
按照制备例1的方法进行，所不同的是，在步骤(5)中，使用相同浓度和体积的Pd的硝酸盐溶液代替制备1中使用的Pt和Pd的硝酸盐溶液，以制得催化剂5。
在催化剂C5中，以金属元素计的Pd的含量为0.44重量％，氧化铝涂层的含量为15.38重量％，陶瓷纤维的含量为84.18重量％。
制备例6
(1)使用浓度为1mol/L的硝酸溶液浸泡陶瓷纤维(购于斯科特密封材料(广州)有限公司，直径为4μm)8小时，处理完毕后蒸馏水清洗干净，烘干；
(2)将步骤(1)制得的陶瓷纤维置于马弗炉中焙烧，焙烧的温度为600℃，焙烧6小时后即可得到载体DZ1；
(3)以金属元素计，配制浓度为0.1mol/L的Pt和Pd的硝酸盐溶液45mL，其中Pt与Pd的摩尔比为1：2；
(4)将步骤(2)制得的载体DZ1浸渍于步骤(3)配制的溶液中，停留5分钟，去除多余的残液，在100℃下烘干0.5小时；
(5)重复步骤(4)直至Pt和Pd的硝酸盐溶液被吸收完全，然后在马弗炉中焙烧，焙烧的温度为550℃，焙烧6小时后即可得到具有催化有机废气燃烧的催化剂DC1；
在催化剂DC1中，以金属元素计的Pt和Pd的含量为0.08重量％，陶瓷纤维的含量为99.92重量％。
制备例7
按照制备例1的方法进行，所不同的是，使用SiC球替陶瓷纤维，得到催化剂DC2。
在催化剂DC2中，以金属元素计的Pt和Pd的含量为0.72重量％，氧化铝涂层的含量为18.22重量％，SiC的含量为81.06重量％。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的催化剂在催化有机废气燃烧中的应用。
将50mL催化剂C1填装于固定床反应装置中，进行有机废气的催化燃烧性能评价。其中，有机废气中丙烯的浓度为4.8体积％，空速为13000h-1，空气的流量为6L/min。
有机物的转化率的结果如表1所示，其中，
有机物的转化率(％)＝(反应前有机物的浓度-反应后有机物的浓度)/反应前有机物的浓度×100％。
实施例2-5
本实施例用于说明本发明提供的催化剂在催化有机废气燃烧中的应用。
按照实施例1的方法进行，所不同的是，分别使用制备例2-5制备得到的催化剂C2-C5代替实施例1中使用的催化剂C1。结果如表1所示。
对比例1-2
按照实施例1的方法进行，所不同的是，分别使用制备例6-7制备得到的催化剂DC1-2代替实施例1中使用的催化剂C1。结果如表1所示。
表1
通过以上制备例1-5的过程可以看出，本发明提供的催化剂制备工艺简单；并且，通过将以上实施例1-5与对比例1-3的结果相对比可知，将本发明提供的催化剂用于有机废气催化燃烧过程中，具有催化活性高的优点，特别是在高空速、低浓度有机废气的条件下仍具有良好催化活性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (16)

1.一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂，其特征在于，该催化剂包括活性组分和载体，所述活性组分为贵金属，所述载体为表面涂覆有氧化铝涂层的陶瓷纤维。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，以催化剂的总重量为基准，所述活性组分以金属元素计的含量为0.05-3.25重量％，优选为0.25-0.65重量％；所述氧化铝涂层的含量为9.45-21.25重量％，优选为10.89-15.38重量％；所述陶瓷纤维的含量为75.5-90.5重量％，优选为84.01-88.76重量％。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述活性组分为Pt和/或Pd；
优选地，所述活性组分为Pt和Pd，且Pt与Pd的摩尔比为0.15-6：1，优选为0.5-2：1。
4.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述陶瓷纤维的直径为2-5μm；和/或，所述氧化铝涂层的厚度为0.2-0.8μm。
5.一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：将载体与活性组分的前驱体溶液接触，然后依次进行第一干燥和第一焙烧；其中，所述载体为表面涂覆有氧化铝涂层的陶瓷纤维，所述活性组分为贵金属。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述活性组分为Pt和/或Pd；
优选地，所述活性组分为Pt和Pd，且Pt与Pd的摩尔比为0.15-6：1，优选为0.5-2：1。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述活性组分的前驱体溶液为活性组分的盐溶液，优选为活性组分的硝酸盐溶液、活性组分的硫酸盐溶液和活性组分的盐酸盐溶液中的至少一种；
更优选地，以金属元素计，所述活性组分的前驱体溶液的浓度为0.05-2mol/L，优选为0.1-0.5mol/L。
8.根据权利要求5所述的方法，以制备100重量份的催化剂为基准，所述活性组分以金属元素计的用量为0.05-3.25重量份，优选为0.25-0.65重量份；所述氧化铝涂层的用量为9.45-21.25重量份，优选为10.89-15.38重量份；所述陶瓷纤维的用量为75.5-90.5重量份，优选为84.01-88.76重量份；
优选地，所述陶瓷纤维的直径为2-5μm；和/或，所述氧化铝涂层的厚度为0.2-0.8μm。
9.根据权利要求5或8所述的方法，其中，所述载体的制备方法包括：在超声条件下，将陶瓷纤维浸渍于氧化铝浆料中，然后依次进行第二干燥和第二焙烧；
优选地，所述氧化铝浆料的固含量为5-45重量％，优选为15-25重量％；pH值为4-6.5，优选为4-6；
更优选地，所述超声的频率为30-300Hz；
进一步优选地，所述浸渍的时间为1-6h，优选为2-5h；
和/或，所述第二干燥的条件包括：干燥的温度为80-120℃，干燥的时间为8-24h，优选为8-12h；
和/或，所述第二焙烧的条件包括：焙烧的温度为550-650℃，焙烧的时间为6-10h，优选为6-8h。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述氧化铝浆料的制备方法包括：在酸性条件下，将铝源与水的混合物进行球磨，得到氧化铝浆料；
优选地，所述铝源选自拟薄水铝石、三水铝石、氢氧化铝和铝溶胶中的至少一种；所述铝源与水的重量比为1：4-20；
更优选地，所述球磨的条件包括：转速为300-600r/min，球磨时间为24-36h；优选地，转速为400-500r/min，球磨时间为24-32h；
进一步优选地，所述酸性条件包括：pH值为4-6.5，优选为4-6。
11.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：在浸渍于氧化铝浆料中之前，将陶瓷纤维进行酸液预处理；
优选地，所述酸液选自硝酸、盐酸和硫酸中的至少一种，优选为硝酸；所述预处理的时间为6-24h，优选为8-12h；
更优选地，所述酸液的浓度为0.5-2mol/L。
12.根据权利要求5所述的方法，其中，所述接触的时间为5-20min，优选为5-10min；
和/或，所述第一干燥的条件包括：干燥的温度为80-250℃，优选为100-120℃；干燥的时间为0.5-2h，优选为0.5-1h；
和/或，所述第一焙烧的条件包括：焙烧的温度为550-700℃，优选为600-650℃；焙烧的时间为6-10h，优选为6-8h。
13.权利要求5-12中任意一项所述的方法制备得到的具有催化有机废气燃烧功能的催化剂。
14.权利要求1-4和13中任意一项所述的催化剂在催化有机废气燃烧中的应用。
15.一种有机废气催化燃烧的方法，其特征在于，该方法包括：在催化剂存在下，催化有机废气燃烧，所述催化剂为权利要求1-4和13中任意一项所述的催化剂。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述燃烧的条件包括：空速为3000-30000h-1，优选为6000-20000h-1，更优选为10000-15000h-1。
CN201610920562.7A 2016-10-21 2016-10-21 一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法和应用以及催化有机废气燃烧的方法 Pending CN107970921A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610920562.7A CN107970921A (zh) 2016-10-21 2016-10-21 一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法和应用以及催化有机废气燃烧的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610920562.7A CN107970921A (zh) 2016-10-21 2016-10-21 一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法和应用以及催化有机废气燃烧的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107970921A true CN107970921A (zh) 2018-05-01

Family

ID=62004583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610920562.7A Pending CN107970921A (zh) 2016-10-21 2016-10-21 一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法和应用以及催化有机废气燃烧的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107970921A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111121070A (zh) * 2018-10-30 2020-05-08 中国石油化工股份有限公司 一种常温催化引燃VOCs自持燃烧的处理方法
CN111111657A (zh) * 2018-11-01 2020-05-08 中国石油化工股份有限公司 用于丙烯酸废气催化燃烧的催化剂及其制备方法和应用
CN115212878A (zh) * 2022-07-06 2022-10-21 四川大学 一种废钯催化剂回收制备高性能Pd-Ga2O3催化剂的方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101474566A (zh) * 2009-01-05 2009-07-08 东南大学 一种用于甲苯废气催化燃烧的整体催化剂及其制备方法
CN101811046A (zh) * 2010-04-30 2010-08-25 华南理工大学 一种净化有机废气的贵金属整体式催化剂及其制备方法
CN102240560A (zh) * 2011-04-28 2011-11-16 北京化工大学 一种用于有机废气催化燃烧的复合催化剂、制备方法及应用
CN102513110A (zh) * 2011-11-18 2012-06-27 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 用于天然气水蒸气重整反应的整体式催化剂、其制备方法与使用方法
CN102580731A (zh) * 2011-12-15 2012-07-18 无锡威孚环保催化剂有限公司 净化挥发性化合物废气的γ-氧化铝小球状催化剂及其制备方法
CN102872920A (zh) * 2011-07-11 2013-01-16 中国石油化工股份有限公司 一种催化燃烧有机废气催化剂的制备方法
CN103041873A (zh) * 2011-10-17 2013-04-17 中国石油化工股份有限公司 一种催化燃烧催化剂及其制备方法
CN103203233A (zh) * 2013-05-03 2013-07-17 云南大学 一种甲烷催化燃烧的钯基催化剂及其制备
CN103691436A (zh) * 2014-01-08 2014-04-02 兰州中科凯迪化工新技术有限公司 一种消除甲醛的低温型催化剂及制备方法
CN103806990A (zh) * 2014-02-11 2014-05-21 陕西理工学院 陶瓷纤维催化剂载体的汽车尾气处理器制备方法
CN103831104A (zh) * 2014-03-20 2014-06-04 金华氟特催化科技有限公司 用于净化工业有机废气的整体式Pd-Pt催化剂及其制备方法
CN105709854A (zh) * 2014-12-05 2016-06-29 中国石油化工股份有限公司 一种金属基体催化燃烧催化剂及其制备方法
CN105709734A (zh) * 2016-01-02 2016-06-29 浙江大学 挥发性芳烃类有机物低温催化燃烧的催化剂及其制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101474566A (zh) * 2009-01-05 2009-07-08 东南大学 一种用于甲苯废气催化燃烧的整体催化剂及其制备方法
CN101811046A (zh) * 2010-04-30 2010-08-25 华南理工大学 一种净化有机废气的贵金属整体式催化剂及其制备方法
CN102240560A (zh) * 2011-04-28 2011-11-16 北京化工大学 一种用于有机废气催化燃烧的复合催化剂、制备方法及应用
CN102872920A (zh) * 2011-07-11 2013-01-16 中国石油化工股份有限公司 一种催化燃烧有机废气催化剂的制备方法
CN103041873A (zh) * 2011-10-17 2013-04-17 中国石油化工股份有限公司 一种催化燃烧催化剂及其制备方法
CN102513110A (zh) * 2011-11-18 2012-06-27 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 用于天然气水蒸气重整反应的整体式催化剂、其制备方法与使用方法
CN102580731A (zh) * 2011-12-15 2012-07-18 无锡威孚环保催化剂有限公司 净化挥发性化合物废气的γ-氧化铝小球状催化剂及其制备方法
CN103203233A (zh) * 2013-05-03 2013-07-17 云南大学 一种甲烷催化燃烧的钯基催化剂及其制备
CN103691436A (zh) * 2014-01-08 2014-04-02 兰州中科凯迪化工新技术有限公司 一种消除甲醛的低温型催化剂及制备方法
CN103806990A (zh) * 2014-02-11 2014-05-21 陕西理工学院 陶瓷纤维催化剂载体的汽车尾气处理器制备方法
CN103831104A (zh) * 2014-03-20 2014-06-04 金华氟特催化科技有限公司 用于净化工业有机废气的整体式Pd-Pt催化剂及其制备方法
CN105709854A (zh) * 2014-12-05 2016-06-29 中国石油化工股份有限公司 一种金属基体催化燃烧催化剂及其制备方法
CN105709734A (zh) * 2016-01-02 2016-06-29 浙江大学 挥发性芳烃类有机物低温催化燃烧的催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDREA MAIONE ET AL.: ""Structured bimetallic Pd-Pt/γ-Al2O3 catalysts on FeCrAlloy fibers for total combustion of methane"", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 *
宋春雨: ""负载型双贵金属催化剂的制备与应用"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技I辑）》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111121070A (zh) * 2018-10-30 2020-05-08 中国石油化工股份有限公司 一种常温催化引燃VOCs自持燃烧的处理方法
CN111111657A (zh) * 2018-11-01 2020-05-08 中国石油化工股份有限公司 用于丙烯酸废气催化燃烧的催化剂及其制备方法和应用
CN115212878A (zh) * 2022-07-06 2022-10-21 四川大学 一种废钯催化剂回收制备高性能Pd-Ga2O3催化剂的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5356242B2 (ja) ＮＯｘ成形が無い又は少ないアンモニアと一酸化炭素の二重酸化用触媒
US5911961A (en) Catalyst for purification of diesel engine exhaust gas
KR101096302B1 (ko) 층상 암모니아 산화 촉매
RU2428248C2 (ru) КОМПОЗИЦИИ, ПРИМЕНЯЮЩИЕСЯ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА (NOx)
CN102580734B (zh) 用于高含水量丙烯酸废气净化的整体式催化剂及制备方法
CN102824909B (zh) 一种低温催化燃烧挥发性有机物催化剂及其制备方法
JPH0459049A (ja) ディーゼルエンジン排ガス浄化用触媒および浄化方法
KR20030070827A (ko) 배기가스 처리방법 및 그것에 사용하는 배기가스 처리촉매
TWI442972B (zh) 金-鈀承載於二氧化鈰觸媒之製法及其在去除有機氣體之應用
CN107970921A (zh) 一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法和应用以及催化有机废气燃烧的方法
RU2515727C2 (ru) Способ получения наноструктурных каталитических покрытий на керамических носителях для нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания
CN106582665A (zh) 一种大孔Ce‑Zr基复合金属氧化物催化剂及其制备方法和用途
CN113731409A (zh) 一种有机污染土壤热脱附废气催化氧化净化催化剂及其制备方法和应用
CN103285854B (zh) 柴油机尾气颗粒物催化剂、及其制备方法和使用方法
CN108452798A (zh) 一种用于一氧化碳催化氧化的耐高温烧结负载型贵金属催化剂及其制备方法
CN102728377B (zh) 一种稀土钙钛矿型催化剂及其制备方法
TWI488690B (zh) 奈米鈀承載於氧化鈰－氧化錳觸媒之製法及其在去除空氣中有機廢氣之應用
JP5804980B2 (ja) 排ガス処理用脱硝触媒および排ガス処理方法
JP4639455B2 (ja) 排ガス浄化材
CN111569922A (zh) 用于催化燃烧voc废气的稀土掺杂类水滑石衍生氧化物催化剂及其制备方法
CN107970905A (zh) 一种负载型载体及其制备方法和应用
JP4362023B2 (ja) 排ガス処理触媒および排ガス処理方法
JP2012245452A (ja) 排ガス浄化用触媒およびその製造方法
JP2004066009A (ja) 炭素材料及び排煙処理装置
JP4696392B2 (ja) 排ガス浄化触媒及びそれを用いた排ガス浄化材

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180501

RJ01 Rejection of invention patent application after publication