CN108144624A - 一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108144624A CN108144624A CN201810003889.7A CN201810003889A CN108144624A CN 108144624 A CN108144624 A CN 108144624A CN 201810003889 A CN201810003889 A CN 201810003889A CN 108144624 A CN108144624 A CN 108144624A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- ceo
- roasting
- time
- preparation
- 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
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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/088—Decomposition of a metal salt
Abstract
本发明提供的催化剂为整体式催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和Ce为活性组分，上述组分以特定的含量配比，得到的催化剂具有较大的比表面积和较多的活性位点，同时具有较好的结构和涂层稳定性。将所述催化剂分别应用于甲苯和乙酸乙酯的催化燃烧反应，均获得了较高的催化活性。同时，催化剂重复使用活性稳定，克服了传统贵金属催化剂高温稳定性差、重复使用活性较差等缺点。实验表明，本发明的催化剂经超声振荡后，涂层的脱落率在2％以下。在催化燃烧温度为350℃时，甲苯转化率为93.67％～95.97％，乙酸乙酯转化率为92.65％～95.64％。经过连续1000h评价后，反应的转化率保持稳定。
Description
技术领域
本发明涉及化学催化剂及其制备技术领域，尤其涉及一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法。
背景技术
VOCs大多数具有毒性，可造成急、慢性中毒，甚至致癌和突变，同时，VOCs作为PM2.5的前驱体，会对人体健康造成直接或间接的危害。因此，VOCs的排放对人类健康和生态环境构成了极大的威胁。卤代烃类的VOCs扩散至臭氧层时，会与臭氧发生化学反应，导致臭氧浓度的降低，形成臭氧漏洞，从而引发温室效应等一系列生态灾害。部分醛酮类的VOCs在光照条件下与空气中的氮氧化物发生光化学反应，形成光化学烟雾，造成更为严重的二次污染。
目前，VOCs的治理技术主要分为回收法和降解法。回收法包括吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法等。降解法包括生物降解法、直接燃烧法、热力燃烧法、催化燃烧法和等离子体技术等。回收法普遍存在处理量小、再生困难、投资及运行成本高以及对成分复杂的VOCs处理效果不理想等问题。直接燃烧法和热力燃烧法的反应温度都在760℃以上，能耗较大，设备运行成本高，易产生二次污染物、且处理效果易受外界条件如浓度、温度等影响。催化燃烧法在处理大分量、低浓度、成分复杂的VOCs时，在较低温度(200～500℃)下，可实现VOCs的完全氧化，具有设备简单、能耗低、净化效率高以及不产生二次污染等优点。由于催化燃烧是无火焰燃烧，安全性比较高。因此，催化燃烧法已成为去除VOCs最有前景的方法之一。
催化燃烧的核心技术是高性能催化剂。以块状载体作为骨架基体的催化剂称为整体式催化剂。整体式催化剂具有大量宏观的中空孔道，与粉末催化剂相比，在传热、传质和压降性能上有很大优势。负载的活性组分分散在载体表面，多为贵金属如Pt、Pd、Ru等，处理效果较理想，但存在易中毒、高温稳定性差等缺点，因而，重复使用活性较差，并且价格昂贵。当活性组分为过渡金属氧化物时，存在催化剂催化活性低，催化效果差等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法，本发明提供的催化剂重复使用活性稳定，且催化效果较优。
本发明提供了一种用于VOCs催化燃烧的催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和CeO2为活性组分；
所述Co、La和CeO2的质量比为11～25：5～15：85～95。
优选的，所述催化剂的比表面积为66.7～80.4m2/g。
本发明还提供了一种用于VOCs催化燃烧的催化剂的制备方法，包括：
A)将含镧化合物的水溶液与CeO2混合，经第一次焙烧得到La-CeO2催化剂；
B)将所述La-CeO2催化剂与含钴化合物的水溶液混合，经第二次焙烧得到Co/La-CeO2催化剂；
C)将所述Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝混合，得到浆料；
D)将蜂窝陶瓷基体与所述浆料混合进行涂覆，然后将所述涂覆后的蜂窝陶瓷基体进行第三次焙烧，得到用于VOCs催化燃烧的催化剂。
优选的，所述含镧化合物选自La(NO3)3·6H2O或La(CH3COO)2·4H2O；所述含钴化合物为Co(NO3)2·6H2O或Co(CH3COO)2·4H2O。
优选的，
所述第一次焙烧的温度为350～710℃，所述第一次焙烧的时间为4～8h；
所述第二次焙烧的温度为350～710℃,所述第二次焙烧的时间为3～6h；
所述第三次焙烧的温度为360～710℃，所述第三次焙烧的时间为3～6h。
优选的，步骤A)中，所述La-CeO2催化剂中，La的质量分数为5％～15％。
优选的，步骤B)中，所述Co/La-CeO2催化剂中，Co的质量分数为10％～20％。
优选的，步骤C)中，Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝的用量比为60～200mg：30～100mL：0.5～1g：2～3g。
优选的，步骤C)中，将所述Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝混合后，调节得到的所述浆料的pH值为2～6。
优选的，所述浆料的涂覆量为0.2～1g/L。
本发明提供了一种用于VOCs催化燃烧的催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和CeO2为活性组分；
所述Co、La和CeO2的质量比为11～25：5～15：85～95。
本发明提供的催化剂为整体式催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和CeO2为活性组分，上述组分以特定的含量配比组合，得到的催化剂具有较大的比表面积和较多的活性位点，同时具有较好的结构和涂层稳定性。将所述催化剂分别应用于甲苯和乙酸乙酯的催化燃烧反应，均获得了较高的催化活性，得到了较优的催化效果。同时，催化剂重复使用活性稳定，克服了传统贵金属催化剂高温稳定性差、重复使用活性较差等缺点。另外，本发明提供的催化剂的制备工艺简单环保，原料易得，成本较低，不产生污染副产物，符合可持续发展战略，易实现工业化生产。
实验结果表明，本发明提供的催化剂经超声振荡后，涂层的脱落率在2％以下。将本发明制得的用于VOCs催化燃烧的催化剂用于甲苯的催化燃烧以及乙酸乙酯的催化燃烧，反应均有很高的催化活性，在催化燃烧温度为350℃时，甲苯的转化率为93.67％～95.97％，乙酸乙酯的转化率为92.65％～95.64％。经过连续1000h评价后，反应的转化率保持稳定。
附图说明
图1为本发明实施例1～5中的催化剂分别催化甲苯燃烧的反应转化率曲线；
图2为本发明实施例1～5中的催化剂分别催化乙酸乙酯燃烧的反应转化率曲线；
图3为本发明实施例3制备的Co/La-CeO2整体式催化剂的SEM图；
图4为本发明实施例3制备的Co/La-CeO2整体式催化剂的XRD图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种用于VOCs催化燃烧的催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和CeO2为活性组分；
所述Co、La和CeO2的质量比为11～25：5～15：85～95。
在本发明的某些实施例中，所述Co、La和CeO2的质量比为13：15：85、14：14：86、18：10：90、20：8：92或23：5：95。
上述用于VOCs催化燃烧的催化剂具有Co3O4尖晶石结构。这对于提高催化剂在VOCs催化燃烧中的催化活性以及降低VOCs催化燃烧的温度有促进作用。
在本发明中，所述用于VOCs催化燃烧的催化剂的比表面积较大，优选为66.7～80.4m2/g。在本发明的某些实施例中，所述用于VOCs催化燃烧的催化剂的比表面积为70.2m2/g、70.1m2/g、77.4m2/g、73.6m2/g或80.4m2/g。较大的比表面积对于提高催化剂的催化活性有促进作用。
本发明提供的催化剂为整体式催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和CeO2为活性组分，上述组分以特定的含量配比，得到的催化剂具有较大的比表面积和较多的活性位点，同时具有较好的结构和涂层稳定性。将所述催化剂分别应用于甲苯和乙酸乙酯的催化燃烧反应，均获得了较高的催化活性，得到了较优的催化效果。同时，催化剂重复使用活性稳定，克服了传统贵金属催化剂高温稳定性差、重复使用活性较差等缺点。
本发明还提供了一种用于VOCs催化燃烧的催化剂的制备方法，包括：
A)将含镧化合物的水溶液与CeO2混合，经第一次焙烧得到La-CeO2催化剂；
B)将所述La-CeO2催化剂与含钴化合物的水溶液混合，经第二次焙烧得到Co/La-CeO2催化剂；
C)将所述Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝混合，得到浆料；
D)将蜂窝陶瓷基体与所述浆料混合进行涂覆，然后将所述涂覆后的蜂窝陶瓷基体进行第三次焙烧，得到用于VOCs催化燃烧的催化剂。
本发明对所述含镧化合物的水溶液的配制方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的水溶液的配制方法即可。本发明优选为将含镧化合物溶于蒸馏水中，搅拌至完全溶解，得到含镧化合物的水溶液。在本发明中，所述含镧化合物优选为La(NO3)3·6H2O或La(CH3COO)2·4H2O。所述含镧化合物的水溶液的浓度优选为0.1483g/100m～0.5669g/100mL。在本发明的某些实施例中，所述含镧化合物的水溶液的浓度为0.1655g/100mL、0.1483g/100mL、0.3529g/100mL、0.3162g/100mL或0.5669g/100mL。
得到含镧化合物的水溶液后，将含镧化合物的水溶液与CeO2混合，经第一次焙烧得到La-CeO2催化剂。
所述将含镧化合物的水溶液与CeO2混合后，优选还包括浸渍。所述浸渍的时间优选为8～16h。所述浸渍前，优选还包括搅拌。本发明对所述搅拌的方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌方法即可。本发明优选为采用磁力搅拌器进行搅拌。所述搅拌优选在常温下进行。所述搅拌的时间优选为1～4h。所述浸渍后，优选还包括蒸发和干燥。所述蒸发的温度优选为50～90℃。在本发明的某些实施例中，所述蒸发的温度为50℃、60℃、70℃、80℃或90℃。本发明对所述蒸发的时间并无特殊的限制，优选蒸发至表面无明显液滴为止。所述干燥的温度优选为100～150℃。在本发明的某些实施例中，所述干燥的温度为100℃、110℃、120℃、140℃或150℃。所述干燥的时间优选为2～8h。在本发明的某些实施例中，所述干燥的时间为2h、4h、5h、6h或8h。
上述第一次焙烧的温度优选为350～710℃。在本发明的某些实施例中，所述第一次焙烧的温度为350℃、450℃、500℃、650℃或710℃。所述第一次焙烧的时间优选为4～8h。在本发明的某些实施例中，所述第一次焙烧的时间为4h、5h或6h。
所述第一次焙烧后，优选还包括研磨。本发明对所述研磨的方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的研磨方法即可。
经过研磨，得到的粉末即为La-CeO2催化剂。所述La-CeO2催化剂中，La的质量分数优选为5％～15％。在本发明的某些实施例中，所述La-CeO2催化剂中，La的质量分数为5％、10％或15％。
得到La-CeO2催化剂后，将所述La-CeO2催化剂与含钴化合物的水溶液混合，经第二次焙烧得到Co/La-CeO2催化剂。
本发明对所述含钴化合物的水溶液的配制方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的水溶液的配制方法即可。本发明优选为将含钴化合物溶于蒸馏水中，搅拌至完全溶解，得到含镧化合物的水溶液。在本发明中，所述含钴化合物优选为Co(NO3)2·6H2O或Co(CH3COO)2·4H2O。所述含钴化合物的水溶液的浓度优选为0.5493g/100mL～1.4675g/100mL。在本发明的某些实施例中，所述含钴化合物的水溶液的浓度为0.5493g/100mL、0.8944g/100mL、0.6711g/100mL、1.0065g/100mL或1.4675g/100mL。
所述La-CeO2催化剂与含钴化合物的水溶液混合后，优选还包括浸渍。所述浸渍的时间优选为8～16h。所述浸渍前，优选还包括搅拌。本发明对所述搅拌的方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌方法即可。本发明优选为采用磁力搅拌器进行搅拌。所述搅拌优选在常温下进行。所述搅拌的时间优选为1～2h。所述浸渍后，优选还包括蒸发和干燥。所述蒸发的温度优选为50～90℃。在本发明的某些实施例中，所述蒸发的温度为50℃、60℃、70℃、80℃或90℃。本发明对所述蒸发的时间并无特殊的限制，优选蒸发至表面无明显液滴为止。所述干燥的温度优选为100～150℃。在本发明的某些实施例中，所述干燥的温度为100℃、110℃、120℃、140℃或150℃。所述干燥的时间优选为2～8h。在本发明的某些实施例中，所述干燥的时间为2h、4h、5h、6h或8h。
上述第二次焙烧的温度优选为350～710℃。在本发明的某些实施例中，所述第二次焙烧的温度为350℃、450℃、500℃、650℃或710℃。所述第二次焙烧的时间优选为4～8h。在本发明的某些实施例中，所述第二次焙烧的时间为3h、4h、5h或6h。
所述第二次焙烧后，优选还包括研磨。本发明对所述研磨的方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的研磨方法即可。
经过研磨，得到的粉末即为Co/La-CeO2催化剂。所述Co/La-CeO2催化剂中，Co的质量分数优选为10％～20％。在本发明的某些实施例中，所述Co/La-CeO2催化剂中，Co的质量分数为10％或15％。
得到Co/La-CeO2催化剂后，将所述Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝混合，得到浆料。所述胶体氧化铝和聚乙烯醇均有利于粉末的凝结，且胶体氧化铝可以使颗粒之间形成新的介孔，聚乙烯醇可以使涂层均匀负载在蜂窝陶瓷基体的表面。
在本发明中，所述Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝的用量比优选为60～200mg：30～100mL：0.5～1g：2～3g。在本发明的某些实施例中，所述Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝的用量比为200mg：100mL：0.72g：2g、200mg：80mL：0.72g：2g、200mg：60mL：0.72g：2g、200mg：40mL：0.72g：2g或200mg：30mL：0.72g：2g。
将所述Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝混合后，优选还包括：调节得到的所述浆料的pH值为2～6。在本发明的某些实施例中，所述浆料的pH值为2、3、4.5、5或6。
得到浆料后，将蜂窝陶瓷基体与所述浆料混合进行涂覆，然后将所述涂覆后的蜂窝陶瓷基体进行第三次焙烧，得到用于VOCs催化燃烧的催化剂。
将蜂窝陶瓷基体与所述浆料混合进行涂覆具体的优选为：将蜂窝陶瓷基体浸入所述浆料中，离心，干燥。本发明对所述浸入的速率并无特殊的限制，在本发明的某些实施例中，所述浸入的速率为2cm/min；所述浸入的时间为2min。所述离心的转速优选为500rpm；所述离心的时间优选为2～8min。所述离心后，优选还包括：将离心后剩余在所述蜂窝陶瓷基体中的浆料用洗耳球吹出。所述干燥的温度优选为100～150℃；所述干燥的时间优选为1～3h。本发明对所述涂覆的次数并不做特殊限制，优选根据实际需要，来决定所述涂覆的次数。
在本发明中，所述浆料的涂覆量优选为0.2～1g/L。
本发明对所述蜂窝陶瓷基体的规格并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的蜂窝陶瓷基体作为载体的规格即可。在本发明的某些实施例中，所述蜂窝陶瓷基体的规格为：直径为25mm，长度40mm。
所述涂覆完成后，将所述涂覆后的蜂窝陶瓷基体进行第三次焙烧，得到Co/La-CeO2整体催化剂，即为用于VOCs催化燃烧的催化剂。
上述第三次焙烧的温度优选为350～710℃。在本发明的某些实施例中，所述第三次焙烧的温度为360℃、450℃、550℃、650℃或710℃。所述第三次焙烧的时间优选为3～6h。在本发明的某些实施例中，所述第三次焙烧的时间为3h、4h、5h或6h。
得到用于VOCs催化燃烧的催化剂后，将所述催化剂经超声振荡后，涂层的脱落率在2％以下。本发明在固定床反应器内评价催化剂的催化燃烧性能，空速选择18000h-1，反应气体成分为甲苯5.65g·m-3、乙酸乙酯5.40g·m-3，采用气相色谱仪进行在线分析。实验结果表明，将本发明制得的用于VOCs催化燃烧的催化剂用于甲苯的催化燃烧以及乙酸乙酯的催化燃烧，反应均有很高的催化活性，在催化燃烧温度为350℃时，甲苯的转化率为93.67％～95.97％，乙酸乙酯的转化率为92.65％～95.64％。经过连续1000h评价后，反应的转化率保持稳定。
本发明对上述所采用的原料组分的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。
本发明提供了一种用于VOCs催化燃烧的催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和CeO2为活性组分；
所述Co、La和CeO2的质量比为11～25：5～15：85～95。
本发明提供的催化剂为整体式催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和CeO2为活性组分，上述组分以特定的含量配比，得到的催化剂具有较大的比表面积和较多的活性位点，同时具有较好的结构和涂层稳定性。将所述催化剂分别应用于甲苯和乙酸乙酯的催化燃烧反应，均获得了较高的催化活性，得到了较优的催化效果。同时，催化剂重复使用活性稳定，克服了传统贵金属催化剂高温稳定性差、重复使用活性较差等缺点。另外，本发明提供的催化剂的制备工艺简单环保，原料易得，成本较低，不产生污染副产物，符合可持续发展战略，易实现工业化生产。并且，本发明提供的催化剂适用范围广，还可以用于工业废气中其他挥发性有机物如醛、烃和醚等的催化燃烧。
实验结果表明，本发明提供的催化剂经超声振荡后，涂层的脱落率在2％以下。将本发明制得的用于VOCs催化燃烧的催化剂用于甲苯的催化燃烧以及乙酸乙酯的催化燃烧，反应均有很高的催化活性，在催化燃烧温度为350℃时，甲苯的转化率为93.67％～95.97％，乙酸乙酯的转化率为92.65％～95.64％。经过连续1000h评价后，反应的转化率保持稳定。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例中所用的原料均为市售。
实施例1
(1)将0.1655g La(NO3)3·6H2O溶于100ml的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，形成含镧化合物的水溶液。
(2)取1g CeO2粉末与(1)所得的水溶液混合，经磁力搅拌器常温搅拌1h，浸渍8h，50℃蒸发，100℃干燥2h，于350℃下焙烧4h，研磨后得到La-CeO2粉末。所述La-CeO2催化剂中，La的质量分数为5％。
(3)将0.5493g Co(CH3COO)2·4H2O溶于100ml的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，形成含钴化合物的水溶液。
(4)取1gLa-CeO2粉末与(3)所得水溶液混合，经磁力搅拌器常温搅拌1h，浸渍8h，50℃蒸发，100℃干燥2h，于350℃下焙烧3h，研磨后得到Co/La-CeO2粉末。所述Co/La-CeO2催化剂中，Co的质量分数为10％。
(5)取200mgCo/La-CeO2粉末与100ml的蒸馏水混合，并添加0.72g的聚乙烯醇和2.0g的胶体氧化铝，用乙酸调pH至2，制成浆料。
(6)将直径为25mm，长为40mm，重量约为12g的蜂窝陶瓷载体以2cm/min的速率浸入(5)所得浆料中，保持2min，经500rpm离心2min后，多余的浆料用洗耳球吹出，100℃干燥1h，称重，再重复涂覆两次，于360℃下焙烧3h，得到Co/La-CeO2整体式催化剂。所述浆料的涂覆量为0.2～1g/L。
La-CeO2粉末催化剂的比表面积为85.3m2/g，Co/La-CeO2粉末催化剂的比表面积为70.2m2/g，Co/La-CeO2整体式催化剂的比表面积为72.3m2/g。所述Co/La-CeO2整体式催化剂中，Co、La和CeO2的质量比为13：15：85。催化剂经超声振荡后，涂层脱落率在2％以下。
在固定床反应器内评价催化燃烧性能，空速为18000h-1，反应气体成分为甲苯5.65g·m-3、乙酸乙酯5.40g·m-3，用气相色谱仪在线分析，结果如图1和2所示。图1为本发明实施例1～5中的催化剂分别催化甲苯燃烧的反应转化率曲线。图2为本发明实施例1～5中的催化剂分别催化乙酸乙酯燃烧的反应转化率曲线。从图1和2中可以看出，在本实施例中，反应温度分别为150℃、200℃、250℃、300℃、350℃时，甲苯的转化率依次为3.23％、7.57％、46.62％、92.34％、93.67％；乙酸乙酯的转化率依次为5.26％、8.63％、58.19％、92.38％、92.65％。经过连续1000h评价后，反应的转化率保持稳定。
实施例2
(1)将0.1483g La(CH3COO)3·4H2O溶于100ml的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，形成含镧化合物的水溶液。
(2)取1g CeO2粉末与(1)所得的水溶液混合，经磁力搅拌器常温搅拌2h，浸渍10h，60℃蒸发，110℃干燥4h，于450℃下焙烧5h，研磨后得到La-CeO2粉末。所述La-CeO2催化剂中，La的质量分数为5％。
(3)将0.8944g Co(CH3COO)2·4H2O溶于100ml的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，形成含钴化合物的水溶液。
(4)取1gLa-CeO2粉末与(3)所得水溶液混合，经磁力搅拌器常温搅拌2h，浸渍10h，60℃蒸发，110℃干燥4h，于450℃下焙烧4h，研磨后得到Co/La-CeO2粉末。所述Co/La-CeO2催化剂中，Co的质量分数为15％。
(5)取200mgCo/La-CeO2粉末与80ml的蒸馏水混合，并添加0.72g的聚乙烯醇和2.0g的胶体氧化铝，用乙酸调pH至3，制成浆料。
(6)将直径为25mm，长为40mm，重量约为12g的蜂窝陶瓷载体以2cm/min的速率浸入(5)所得浆料中，保持2min，经500rpm离心4min后，多余的浆料用洗耳球吹出，110℃干燥1h，称重，再重复涂覆两次，于450℃下焙烧3h，得到Co/La-CeO2整体式催化剂。所述浆料的涂覆量为0.2～1g/L。
La-CeO2粉末催化剂的比表面积为83.7m2/g，Co/La-CeO2粉末催化剂的比表面积为65.6m2/g，Co/La-CeO2整体式催化剂的比表面积为70.1m2/g。所述Co/La-CeO2整体式催化剂中，Co、La和CeO2的质量比为14：14：86。催化剂经超声振荡后，涂层脱落率在2％以下。
在固定床反应器内评价催化燃烧性能，空速为18000h-1，反应气体成分为甲苯5.65g·m-3、乙酸乙酯5.40g·m-3，用气相色谱仪在线分析，结果如图1和2所示。从图1和2可以看出，在本实施例中，反应温度分别为150℃、200℃、250℃、300℃、350℃时，甲苯的转化率依次为3.29％、8.28％、54.28％、92.61％、93.96％；乙酸乙酯的转化率为5.39％、8.98％、71.93％、92.43％、93.15％。经过连续1000h评价后，反应的转化率保持稳定。
实施例3
(1)将0.3529g La(NO3)3·6H2O溶于100ml的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，形成含镧化合物的水溶液。
(2)取1g CeO2粉末与(1)所得的水溶液混合，经磁力搅拌器常温搅拌2h，浸渍12h，70℃蒸发，120℃干燥5h，于500℃下焙烧5h，研磨后得到La-CeO2粉末。所述La-CeO2催化剂中，La的质量分数为10％。
(3)将0.6711g Co(NO3)2·6H2O溶于100ml的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，形成含钴化合物的水溶液。
(4)取1gLa-CeO2粉末与(3)所得水溶液混合，经磁力搅拌器常温搅拌2h，浸渍12h，70℃蒸发，120℃干燥5h，于500℃下焙烧4h，研磨后得到Co/La-CeO2粉末。所述Co/La-CeO2催化剂中，Co的质量分数为10％。
(5)取200mgCo/La-CeO2粉末与60ml的蒸馏水混合，并添加0.72g的聚乙烯醇和2.0g的胶体氧化铝，用乙酸调pH至4.5，制成浆料。
(6)将直径为25mm，长为40mm，重量约为12g的蜂窝陶瓷载体以2cm/min的速率浸入(5)所得浆料中，保持2min，经500rpm离心5min后，多余的浆料用洗耳球吹出，120℃干燥2h，称重，再重复涂覆两次，于550℃下焙烧4h，得到Co/La-CeO2整体式催化剂。所述浆料的涂覆量为0.2～1g/L。
La-CeO2粉末催化剂的比表面积为92.1m2/g，Co/La-CeO2粉末催化剂的比表面积为74.4m2/g，Co/La-CeO2整体式催化剂的比表面积为77.4m2/g。所述Co/La-CeO2整体式催化剂中，Co、La和CeO2的质量比为18：10：90。催化剂经超声振荡后，涂层脱落率在2％以下。
对得到的Co/La-CeO2整体式催化剂进行扫描电镜扫描分析，结果如图3所示，图3为本发明实施例3制备的Co/La-CeO2整体式催化剂在倍率为500nm的SEM图。由图3可以看出，Co/La-CeO2整体式催化剂在载体表面分散均匀。
利用X射线衍射仪对得到的Co/La-CeO2整体式催化剂进行分析，结果如图4所示，图4为本发明实施例3制备的Co/La-CeO2整体式催化剂的XRD图。由图4可以看出，Co/La-CeO2整体式催化剂为尖晶石结构，有利于催化剂的饱和吸附量，提供催化剂活性。
在固定床反应器内评价催化燃烧性能，空速为18000h-1，反应气体成分为甲苯5.65g·m-3、乙酸乙酯5.40g·m-3，用气相色谱仪在线分析，结果如图1和2所示。从图1和2可以看出，在本实施例中，反应温度分别为150℃、200℃、250℃、300℃、350℃时，甲苯的转化率依次为3.47％、8.80％、68.52％、93.97％、95.22％；乙酸乙酯的转化率为5.62％、9.32％、89.97％、93.12％、94.24％。经过连续1000h评价后，反应的转化率保持稳定。
实施例4
(1)将0.3162g La(CH3COO)3·4H2O溶于100ml的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，形成含镧化合物的水溶液。
(2)取1g CeO2粉末与(1)所得的水溶液混合，经磁力搅拌器常温搅拌3h，浸渍14h，80℃蒸发，140℃干燥6h，于650℃下焙烧6h，研磨后得到La-CeO2粉末。所述La-CeO2催化剂中，La的质量分数为10％。
(3)将1.0065g Co(CH3COO)2·4H2O溶于100ml的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，形成含钴化合物的水溶液。
(4)取1gLa-CeO2粉末与(3)所得水溶液混合，经磁力搅拌器常温搅拌2h，浸渍14h，80℃蒸发，140℃干燥6h，于650℃下焙烧5h，研磨后得到Co/La-CeO2粉末。所述Co/La-CeO2催化剂中，Co的质量分数为15％。
(5)取200mgCo/La-CeO2粉末与40ml的蒸馏水混合，并添加0.72g的聚乙烯醇和2.0g的胶体氧化铝，用乙酸调pH至5，制成浆料。
(6)将直径为25mm，长为40mm，重量约为12g的蜂窝陶瓷载体以2cm/min的速率浸入(5)所得浆料中，保持2min，经500rpm离心6min后，多余的浆料用洗耳球吹出，140℃干燥2h，称重，再重复涂覆两次，于650℃下焙烧5h，得到Co/La-CeO2整体式催化剂。所述浆料的涂覆量为0.2～1g/L。
La-CeO2粉末催化剂的比表面积为91.3m2/g，Co/La-CeO2粉末催化剂的比表面积为74.5m2/g，Co/La-CeO2整体式催化剂的比表面积为73.6m2/g。所述Co/La-CeO2整体式催化剂中，Co、La和CeO2的质量比为20：8：92。催化剂经超声振荡后，涂层脱落率在2％以下。
在固定床反应器内评价催化燃烧性能，空速为18000h-1，反应气体成分为甲苯5.65g·m-3、乙酸乙酯5.40g·m-3，用气相色谱仪在线分析，结果如图1和2所示。从图1和2可以看出，在本实施例中，反应温度分别为150℃、200℃、250℃、300℃、350℃时，甲苯的转化率依次为3.68％、8.45％、72.45％、94.38％、95.32％；乙酸乙酯的转化率为5.79％、10.08％、90.45％、94.23％、95.14％。经过连续1000h评价后，反应的转化率保持稳定。
实施例5
(1)将0.5669g La(NO3)3·6H2O溶于100ml的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，形成含镧化合物的水溶液。
(2)取1g CeO2粉末与(1)所得的水溶液混合，经磁力搅拌器常温搅拌4h，浸渍16h，90℃蒸发，150℃干燥8h，于710℃下焙烧8h，研磨后得到La-CeO2粉末。所述La-CeO2催化剂中，La的质量分数为15％。
(3)将1.4675g Co(CH3COO)2·4H2O溶于100ml的蒸馏水中，搅拌至完全溶解，形成含钴化合物的水溶液。
(4)取1gLa-CeO2粉末与(3)所得水溶液混合，经磁力搅拌器常温搅拌2h，浸渍16h，90℃蒸发，150℃干燥8h，于710℃下焙烧6h，研磨后得到Co/La-CeO2粉末。所述Co/La-CeO2催化剂中，Co的质量分数为15％。
(5)取200mgCo/La-CeO2粉末与30ml的蒸馏水混合，并添加0.72g的聚乙烯醇和2.0g的胶体氧化铝，用乙酸调pH至6，制成浆料。
(6)将直径为25mm，长为40mm，重量约为12g的蜂窝陶瓷载体以2cm/min的速率浸入(5)所得浆料中，保持2min，经500rpm离心8min后，多余的浆料用洗耳球吹出，150℃干燥3h，称重，再重复涂覆两次，于710℃下焙烧6h，得到Co/La-CeO2整体式催化剂。所述浆料的涂覆量为0.2～1g/L。
La-CeO2粉末催化剂的比表面积为99.6m2/g，Co/La-CeO2粉末催化剂的比表面积为81.9m2/g，Co/La-CeO2整体式催化剂的比表面积为80.4m2/g。所述Co/La-CeO2整体式催化剂中，Co、La和CeO2的质量比为23：5：95。催化剂经超声振荡后，涂层脱落率在2％以下。
在固定床反应器内评价催化燃烧性能，空速为18000h-1，反应气体成分为甲苯5.65g·m-3、乙酸乙酯5.40g·m-3，用气相色谱仪在线分析，结果如图1和2所示。从图1和2可以看出，在本实施例中，反应温度分别为150℃、200℃、250℃、300℃、350℃时，甲苯的转化率依次为4.20％、10.01％、89.98％、94.69％、95.97％；乙酸乙酯的转化率为6.15％、17.38％、90.81％、95.23％、95.64％。经过连续1000h评价后，反应的转化率保持稳定。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于VOCs催化燃烧的催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和CeO2为活性组分；
所述Co、La和CeO2的质量比为11～25：5～15：85～95。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂的比表面积为66.7～80.4m2/g。
3.一种用于VOCs催化燃烧的催化剂的制备方法，包括：
A)将含镧化合物的水溶液与CeO2混合，经第一次焙烧得到La-CeO2催化剂；
B)将所述La-CeO2催化剂与含钴化合物的水溶液混合，经第二次焙烧得到Co/La-CeO2催化剂；
C)将所述Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝混合，得到浆料；
D)将蜂窝陶瓷基体与所述浆料混合，进行涂覆，然后将所述涂覆后的蜂窝陶瓷基体进行第三次焙烧，得到用于VOCs催化燃烧的催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含镧化合物选自La(NO3)3·6H2O或La(CH3COO)2·4H2O；所述含钴化合物为Co(NO3)2·6H2O或Co(CH3COO)2·4H2O。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
所述第一次焙烧的温度为350～710℃，所述第一次焙烧的时间为4～8h；
所述第二次焙烧的温度为350～710℃,所述第二次焙烧的时间为3～6h；
所述第三次焙烧的温度为360～710℃，所述第三次焙烧的时间为3～6h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述La-CeO2催化剂中，La的质量分数为5％～15％。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述Co/La-CeO2催化剂中，Co的质量分数为10％～20％。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤C)中，Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝的用量比为0.06～0.2g：30～100mL：0.5～1g：2～3g。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤C)中，将所述Co/La-CeO2催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝混合后，调节得到的所述浆料的pH值为2～6。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述浆料的涂覆量为0.2～1g/L。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810003889.7A CN108144624A (zh) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | 一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810003889.7A CN108144624A (zh) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | 一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108144624A true CN108144624A (zh) | 2018-06-12 |
Family
ID=62460550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810003889.7A Pending CN108144624A (zh) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | 一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108144624A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114606392A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-10 | 贵研资源（易门）有限公司 | 废VOCs金属载体催化剂中含铂族金属涂层的分离方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070183952A1 (en) * | 2004-03-04 | 2007-08-09 | U.S.A As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Catalytic oxidation system |
| JP5414719B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-02-12 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | 揮発性有機化合物分解用無機酸化物成形触媒とその製造方法 |
| CN105289647A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-03 | 福建紫荆环境工程技术有限公司 | 一种用于去除VOCs的催化剂及其制备方法 |
| CN105688657A (zh) * | 2009-04-21 | 2016-06-22 | 约翰逊马西有限公司 | 氧化一氧化碳和挥发性有机化合物的含铜和锰的普通金属催化剂 |
| CN106140175A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-23 | 江苏安琪尔废气净化有限公司 | 一种催化燃烧含氟、氯VOCs催化剂的制备方法 |
| CN107206356A (zh) * | 2014-12-19 | 2017-09-26 | 庄信万丰股份有限公司 | 催化剂制造方法 |
-
2018
- 2018-01-03 CN CN201810003889.7A patent/CN108144624A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070183952A1 (en) * | 2004-03-04 | 2007-08-09 | U.S.A As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Catalytic oxidation system |
| CN105688657A (zh) * | 2009-04-21 | 2016-06-22 | 约翰逊马西有限公司 | 氧化一氧化碳和挥发性有机化合物的含铜和锰的普通金属催化剂 |
| JP5414719B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-02-12 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | 揮発性有機化合物分解用無機酸化物成形触媒とその製造方法 |
| CN107206356A (zh) * | 2014-12-19 | 2017-09-26 | 庄信万丰股份有限公司 | 催化剂制造方法 |
| CN105289647A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-03 | 福建紫荆环境工程技术有限公司 | 一种用于去除VOCs的催化剂及其制备方法 |
| CN106140175A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-23 | 江苏安琪尔废气净化有限公司 | 一种催化燃烧含氟、氯VOCs催化剂的制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114606392A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-10 | 贵研资源（易门）有限公司 | 废VOCs金属载体催化剂中含铂族金属涂层的分离方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO168931B (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av en katalysator som innbefatter en katalysatorbaerer av toverdig metall-aluminatspinell | |
| CN108212153A (zh) | 一种自支撑贵金属改性的锰基复合氧化物催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112299469B (zh) | 一种二氧化铈及其制备方法和应用 | |
| CN106268740B (zh) | 一种用于液氮洗尾气中低浓度可燃组分缺氧燃烧的负载型催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113275034B (zh) | 一种用于VOCs消除的多级孔分子筛催化剂及其制备方法 | |
| CN109759063A (zh) | 一种核壳型co氧化催化剂及其制备方法与应用 | |
| Yang et al. | Reducing the competitive adsorption between SO2 and NO by Al2O3@ TiO2 core-shell structure adsorbent | |
| CN108187688A (zh) | 一种可于室温下将甲醛完全催化氧化的催化剂的制备方法 | |
| CN111841594A (zh) | 一种以碳化钛铝为载体的负载型金属氧化物催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106669819A (zh) | AlPO4‑5分子筛负载Cu、Fe和MgO催化甲醇水蒸气重整制氢的方法和工艺 | |
| CN106140175A (zh) | 一种催化燃烧含氟、氯VOCs催化剂的制备方法 | |
| CN108144624A (zh) | 一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法 | |
| CN111111656A (zh) | 一种常温催化引燃VOCs自持燃烧的耐高温催化燃烧催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111001433B (zh) | 负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石及其制备方法及应用 | |
| CN101716511B (zh) | 一种催化燃烧工业有机废气催化剂及其制备方法 | |
| CN107497478A (zh) | 一种紫外光催化去除VOCs的催化剂及其制备方法 | |
| CN116212853B (zh) | δ-MnO2催化材料及其制备方法和在可降解甲醛的滤网制备中的应用 | |
| JP6483884B2 (ja) | 悪臭処理用担持触媒の製造方法 | |
| CN103212419A (zh) | 一种用于含丙烯腈废气处理的催化剂制备方法及应用 | |
| JP3902395B2 (ja) | 排水処理用触媒及び該触媒を用いた排水処理方法 | |
| CN109865518A (zh) | 一种用于微波无极光催化净化voc的催化剂制备方法 | |
| TW201323081A (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 | |
| CN106215938B (zh) | 一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂及其制备和应用 | |
| JPH0810619A (ja) | オゾン分解用触媒及びオゾン分解方法 | |
| CN104525184B (zh) | 一种用于no常温催化氧化的氧化铬催化剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 201821 room 2, 2 floor, 2, 2229 Yongsheng Road, Jiading District industrial area, Shanghai. Applicant after: SHANGHAI SHENGJIAN ENVIRONMENTAL SYSTEM TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 201821 25F, Taihu Shijia International Building, 1198 De Fu Road, Jiading District, Shanghai Applicant before: SHANGHAI SHENGJIAN ENVIRONMENT SYSTEM SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| 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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180612 |