CN108176399A - 一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents

一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN108176399A
CN108176399A CN201711449235.9A CN201711449235A CN108176399A CN 108176399 A CN108176399 A CN 108176399A CN 201711449235 A CN201711449235 A CN 201711449235A CN 108176399 A CN108176399 A CN 108176399A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
alkali metal
metal element
carrier
noble metal
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
CN201711449235.9A
Other languages
English (en)
Inventor
贺泓
李要彬
张长斌
单文坡
邓华
张燕
连志华
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.)
Ningbo Urban Environment Observation And Research Station-Nueors Chinese Academy Of Sciences
Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Institute of Urban Environment of CAS
Original Assignee
Ningbo Urban Environment Observation And Research Station-Nueors Chinese Academy Of Sciences
Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Institute of Urban Environment of CAS
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 Ningbo Urban Environment Observation And Research Station-Nueors Chinese Academy Of Sciences, Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS, Institute of Urban Environment of CAS filed Critical Ningbo Urban Environment Observation And Research Station-Nueors Chinese Academy Of Sciences
Priority to CN201711449235.9A priority Critical patent/CN108176399A/zh
Publication of CN108176399A publication Critical patent/CN108176399A/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
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/58—Platinum group metals with alkali- or alkaline earth metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
    • 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
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
    • B01J35/394—Metal dispersion value, e.g. percentage or fraction
    • 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
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂包括活性组分贵金属、助剂组分和载体，所述助剂组分为碱金属元素，所述贵金属元素和碱金属元素的摩尔比为1:(9.2～18.4)，所述制备方法为循环浸渍‑焙烧法。本发明通过改进贵金属负载型催化剂的组分配比以及制备方法，提高了催化剂活性组分的分散性，使更多的活性位点参与反应，既提高其氧化降解挥发性有机物的性能，又减少了贵金属的使用量，降低催化剂成本；同时，本发明所述催化剂对使用条件的耐受性强，可有效降低催化剂使用量，进而降低催化剂成本。

Description

一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于有机污染物降解技术领域，涉及一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途。
背景技术
近年来，随着社会的进步，物质生活水平不断提高，空气污染问题也日益加剧，对环境和人类的健康造成了极大的危害，其中，甲醛是室内空气最严重的污染物之一，它主要是由一些建筑材料以及室内装修材料释放产生的。因此，研究空气中甲醛净化技术，提高室内空气质量，具有非常重要的意义。
目前，用于空气中甲醛脱除的方法有吸附法、催化氧化法、光催化技术、以及等离子体技术等，其中最常用的是吸附法，但吸附法脱除净化周期长，且吸附剂需要定期更换，且无法从根本上消除甲醛污染。而催化氧化法可在较低温度下将甲醛氧化为无毒的二氧化碳和水，不仅具有环保、高效的特点，并且能从根本上消除甲醛，是一种很有应用前景的甲醛脱除技术，受到越来越多的关注与研究。
催化氧化法降解甲醛的关键在于催化剂的性能，一般而言，负载贵金属的催化剂在室温下表现出优异的甲醛降解性能，专利CN 101380574 A和CN 102247842 A均公开了能在室温条件下完全氧化甲醛的催化剂，但该催化剂贵金属负载量高，存在成本高、阻力大、催化剂强度差等缺点，限制了其广泛应用。专利CN 101497042 A公开了一种空气中甲醛低温催化氧化消除催化剂，该催化剂为锰氧化物负载贵金属铂，并添加稀土金属氧化物、碱或碱土金属氧化物等助剂，但该催化剂负载金属成本高，分散性差，大部分活性位点无法参与反应，造成了材料的浪费。
综上所述，用于常温降解甲醛的催化剂的研究仍需进一步降低成本，同时提高负载金属的分散性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途。本发明通过改进贵金属负载型催化剂的制备方法，提高了催化剂活性组分的分散性，从而提高其氧化降解挥发性有机物的性能；本发明所述催化剂对使用条件的耐受性强，可有效降低催化剂使用量，进而降低催化剂成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种贵金属负载型催化剂，所述催化剂包括活性组分贵金属、助剂组分和载体，所述助剂组分为碱金属元素，所述贵金属元素和碱金属元素的摩尔比为1:(9.2～18.4)。
本发明中，所述催化剂中活性组分和助剂组分分别为贵金属和碱金属，两者的比例对催化剂的性能有重要影响，若贵金属元素和碱金属元素的比例偏大，贵金属会出现团聚造成催化剂活性降低，并造成贵金属浪费；而贵金属元素和碱金属元素的比例偏小，则会催化剂上活性位点不足，造成催化剂活性较低。本发明中所述贵金属元素和碱金属元素的摩尔比为1:(9.2～18.4)，例如1:9.2、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18或1:18.4等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述贵金属元素为钯元素。
一般而言，贵金属元素包括钌、铑、钯、铂、金或银等，相比于其他几种元素，钯元素成本相对较低，具有一定的成本优势，本发明中优先选择钯作为负载的贵金属。
优选地，所述碱金属元素包括锂、钠、钾、铷或铯中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：锂和钠的组合，钠和钾的组合，钾和铷的组合，锂、钠和钾的组合，钠、钾和铯的组合等。
优选地，所述载体为无机氧化物中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述载体为氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、五氧化二钒、二氧化锰、氧化铁、四氧化三钴、氧化镍、氧化铜、氧化锌中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氧化铝和二氧化硅的组合，氧化铝和二氧化钛的组合，氧化铁和氧化镍的组合，氧化镁和五氧化二钒的组合，氧化铝、二氧化硅和氧化镁的组合，氧化铝、二氧化钛和氧化锌的组合，氧化铝、二氧化硅、二氧化钛和氧化镍的组合等，优选为二氧化钛和/或氧化铝。
作为本发明优选的技术方案，所述催化剂中活性组分以贵金属的无机盐为来源，优选为以贵金属的硝酸盐和/或贵金属的氯化盐为来源。
优选地，所述催化剂中助剂组分以碱金属元素锂、钠、钾、铷或铯中任意一种的无机盐或至少两种的无机盐组合为来源，所述组合典型但非限制性实例有：硝酸锂和硝酸钠的组合，硝酸钾和碳酸钾的组合，氯化钠和硝酸钾的组合，碳酸锂、硝酸钠和硫酸钾的组合等，优选为以碱金属的硝酸盐和/或碱金属的碳酸盐为来源。
作为本发明优选的技术方案，以所述载体的总量为100％计，所述贵金属以贵金属元素质量计负载量为0.5wt％～1.0wt％，例如0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1.0wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了上述催化剂的制备方法，所述方法为循环浸渍-焙烧法。
本发明中，所述循环浸渍-焙烧法是指将活性组分和助剂组分经多次浸渍-焙烧，负载到载体上，以此来提高负载贵金属的分散性，充分利用贵金属的活性位点，增强其降解挥发性有机物的性能。
作为本发明优选的技术方案，所述循环浸渍-焙烧法包括以下步骤：
(1)将贵金属盐和碱金属盐溶解后加入载体悬浊液中，去除溶剂，得到一次固体样品；
(2)将步骤(1)得到的一次固体样品进行焙烧处理，得到一次中间催化剂；
(3)将步骤(2)得到的一次中间催化剂加入贵金属盐和碱金属盐溶液中，去除溶剂，得到二次固体样品；
(4)将步骤(3)得到的二次固体样品进行焙烧处理，得到二次中间催化剂；
(5)依次重复至少1次步骤(3)和步骤(4)，得到所述催化剂。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)和步骤(3)所述贵金属盐和碱金属盐中贵金属元素和碱金属元素的摩尔比均在1:(9.2～18.4)范围内，例如1:9.2、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18或1:18.4等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，贵金属元素和碱金属元素分多次负载到载体上，每次贵金属盐和碱金属盐的用量都满足贵金属元素和碱金属元素的摩尔比在1:(9.2～18.4)范围内，故最终得到的催化剂中贵金属元素和碱金属元素的摩尔比也在此比例范围内。
优选地，步骤(1)和步骤(3)所述去除溶剂前先进行搅拌处理。
优选地，所述搅拌处理时间为0.5h～2h，例如0.5h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)和步骤(3)所述溶剂为去离子水。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)和步骤(4)所述焙烧处理前先进行干燥处理。
优选地，所述干燥处理温度为80℃～120℃，例如80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为100℃。
优选地，所述干燥处理时间为8h～12h，例如8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h或12h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为10h。
优选地，步骤(2)和步骤(4)所述焙烧处理温度为200℃～600℃，例如200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为400℃。
本发明中，焙烧温度是催化剂性能优劣的重要影响因素，焙烧温度过高，会引起负载贵金属团聚，使活性位点减少，造成活性降低；而焙烧温度过低，则会使贵金属和碱金属的前驱体焙烧不充分，负载金属与载体的结合不牢固，使得到的催化剂稳定性变差。
优选地，步骤(2)和步骤(4)所述焙烧处理时间为1h～4h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h或4h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为2h。
优选地，步骤(3)所述催化剂加入贵金属盐和碱金属盐溶液前先进行粉碎处理。
优选地，所述粉碎处理为球磨粉碎或研磨粉碎。
优选地，步骤(5)所述重复次数为3次，重复次数的选择，以贵金属元素的分散性和制备成本两者达到最优化结合为宜。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将贵金属元素和碱金属元素摩尔比为1:(9.2～18.4)的贵金属盐和碱金属盐溶解后加入载体悬浊液中，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到一次固体样品；
(2)将步骤(1)得到的一次固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到一次中间催化剂；
(3)将步骤(2)得到的一次中间催化剂加入贵金属元素和碱金属元素摩尔比为1:(9.2～18.4)的贵金属盐和碱金属盐溶液中，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到二次固体样品；
(4)将步骤(3)得到的二次固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到二次中间催化剂；
(5)再依次重复3次步骤(3)和步骤(4)，得到所述催化剂。
第三方面，本发明提供了上述催化剂的用途，所述催化剂用于挥发性有机物的降解领域。
优选地，所述挥发性有机物为醛类有机物，优选为甲醛。
本发明中，所述催化剂具有较好的催化性能，在室温下即可降解空气中的挥发性有机污染物，尤其是甲醛，其在室温下表现出优异的甲醛降解性能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过改进贵金属负载型催化剂的组分配比以及制备方法，提高了催化剂活性组分的分散性，从而提高其氧化降解挥发性有机物的性能；
(2)本发明所述催化剂中贵金属分散性提高，使活性位点更好地参与反应，从而减少了贵金属的使用量，从而降低催化剂成本；
(3)本发明所述催化剂对使用条件的耐受性强，可有效降低催化剂使用量，进而降低催化剂成本。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂包括活性组分贵金属、助剂组分和载体，所述助剂组分为碱金属元素，所述贵金属元素和碱金属元素的摩尔比为1:(9.2～18.4)。
所述催化剂的制备方法为循环浸渍-焙烧法，具体包括以下步骤：
(1)将贵金属盐和碱金属盐溶解后加入载体悬浊液中，去除溶剂，得到一次固体样品；
(2)将步骤(1)得到的一次固体样品进行焙烧处理，得到一次中间催化剂；
(3)将步骤(2)得到的一次中间催化剂加入贵金属盐和碱金属盐溶液中，去除溶剂，得到二次固体样品；
(4)将步骤(3)得到的二次固体样品进行焙烧处理，得到二次中间催化剂；
(5)依次重复至少1次步骤(3)和步骤(4)，得到所述催化剂。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂包括活性组分贵金属钯、助剂组分和载体，所述助剂组分为碱金属元素钾，所述钯元素和钾元素的摩尔比为1:12，所述载体为二氧化钛。
所述钯元素以硝酸钯为来源，钯元素的负载量占二氧化钛载体总量的1.0wt％，钾元素以硝酸钾为来源。
所述催化剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将硝酸钯和硝酸钾溶于去离子水后加入二氧化钛悬浊液中，其中钯元素和钾元素摩尔比为1:12，钯元素质量为二氧化钛质量的0.2wt％，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到一次固体样品；
(2)将步骤(1)得到的一次固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到一次中间催化剂；
(3)将步骤(2)得到的一次中间催化剂加入硝酸钯和硝酸钾溶液中，其中钯元素和钾元素摩尔比为1:12，用量与步骤(1)中相同，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到二次固体样品；
(4)将步骤(3)得到的二次固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到二次中间催化剂；
(5)再依次重复3次步骤(3)和步骤(4)，得到钯元素负载量为1.0wt％的所述催化剂。
取制备得到的催化剂15mg，粒径为40～60目，进行催化剂活性评价实验，所述实验在固定床反应器中进行，在活性测试之前需要对催化剂进行预处理，用H2和N2的混合气以30mL/min的流量在350℃条件下对催化剂处理1h，其中，混合气中H2体积分数为10％。
所用模拟烟气中：HCHO浓度为150ppm，O2体积分数为20％，相对湿度40％，He为平衡气，模拟烟气总流量为200mL/min，反应空速为760000h-1。
本实施例中，在室温条件下，催化降解10h左右，甲醛的转化率即可达到90％。
实施例2：
本实施例提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂包括活性组分贵金属钯、助剂组分和载体，所述助剂组分为碱金属元素钾，所述钯元素和钾元素的摩尔比为1:9.2，所述载体为氧化铝。
所述钯元素以氯化钯为来源，钯元素的负载量占氧化铝载体总量的0.5wt％，钾元素以碳酸钾为来源。
所述催化剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将氯化钯和碳酸钾溶于去离子水后加入氧化铝悬浊液中，其中钯元素和钾元素摩尔比为1:9.2，钯元素质量为氧化铝质量的0.16wt％，搅拌处理0.5h后，去除溶剂去离子水，得到一次固体样品；
(2)将步骤(1)得到的一次固体样品先在80℃条件下干燥12h，然后在600℃条件下焙烧处理1h，得到一次中间催化剂；
(3)将步骤(2)得到的一次中间催化剂加入氯化钯和碳酸钾中，其中钯元素和钾元素摩尔比为1:9.2，氯化钯用量以钯元素质量计为步骤(1)中氧化铝质量的0.17wt％，搅拌处理0.5h后，去除溶剂去离子水，得到二次固体样品；
(4)将步骤(3)得到的二次固体样品先在80℃条件下干燥12h，然后在600℃条件下焙烧处理1h，得到二次中间催化剂；
(5)再依次重复1次步骤(3)和步骤(4)，得到钯元素负载量为0.5wt％的所述催化剂。
本实施例中所述催化剂的活性评价实验与实施例1相同。
本实施例中，在室温条件下，催化降解10h，甲醛的转化率为80％。
实施例3：
本实施例提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂包括活性组分贵金属钯、助剂组分和载体，所述助剂组分为碱金属元素钠，所述钯元素和钠元素的摩尔比为1:18.4，所述载体为二氧化硅。
所述钯元素以硝酸钯为来源，钯元素的负载量占二氧化硅载体总量的0.75wt％，钠元素以氯化钠为来源。
所述催化剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将硝酸钯和氯化钠溶于去离子水后加入二氧化硅悬浊液中，其中钯元素和钠元素摩尔比为1:18.4，钯元素质量为二氧化硅质量的0.15wt％，搅拌处理2h后，去除溶剂去离子水，得到一次固体样品；
(2)将步骤(1)得到的一次固体样品先在120℃条件下干燥8h，然后在200℃条件下焙烧处理4h，得到一次中间催化剂；
(3)将步骤(2)得到的一次中间催化剂加入氯化钯和碳酸钾中，其中钯元素和钾元素摩尔比为1:18.4，硝酸钯用量以钯元素质量计为步骤(1)中氧化铝质量的0.1wt％，搅拌处理…后，去除溶剂去离子水，得到二次固体样品；
(4)将步骤(3)得到的二次固体样品先在120℃条件下干燥8h，然后在200℃条件下焙烧处理4h，得到二次中间催化剂；
(5)再依次重复5次步骤(3)和步骤(4)，得到钯元素负载量为0.75wt％的所述催化剂。
本实施例中所述催化剂的活性评价实验与实施例1相同，区别仅在于：模拟烟气中挥发性有机物为乙醛。
本实施例中，在室温条件下，催化降解10h，乙醛的转化率为40％，虽然此转化率偏低，但这只是相对于甲醛的降解而言，并不表示本发明所述催化剂性能不好，对于不同的挥发性有机物，其降解性能有所差别，与现有技术相比，本发明实施例中所用催化剂的量极少，在较短时间内达到此转化率，说明其对挥发性有机物具有较好的降解性能。
实施例4：
本实施例提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂包括活性组分贵金属钯、助剂组分和载体，所述助剂组分为碱金属元素锂和钾，所述钯元素摩尔数和锂、钾元素总的摩尔数之比为1:10，所述载体为二氧化钛和氧化铝。
所述钯元素以氯化钯为来源，钯元素的负载量占二氧化钛和氧化铝载体总量的0.8wt％，锂元素和钾元素分别以硝酸锂和硝酸钾为来源。
所述催化剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将氯化钯、硝酸钾和硝酸锂溶于去离子水后加入二氧化钛和氧化铝混合悬浊液中，其中钯元素摩尔数和锂、钾元素总的摩尔数之比为1:10，钯元素质量为二氧化钛和氧化铝总质量的0.2wt％，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到一次固体样品；
(2)将步骤(1)得到的一次固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到一次中间催化剂；
(3)将步骤(2)得到的一次中间催化剂加入氯化钯、硝酸钾和硝酸锂混合溶液中，其中钯元素摩尔数和锂、钾元素总的摩尔数之比为1:10，各无机盐用量与步骤(1)中相同，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到二次固体样品；
(4)将步骤(3)得到的二次固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到二次中间催化剂；
(5)再依次重复2次步骤(3)和步骤(4)，得到钯元素负载量为0.8wt％的所述催化剂。
本实施例中所述催化剂的活性评价实验与实施例1相同。
本实施例中，在室温条件下，催化降解10h，甲醛的转化率为75％。
实施例5：
本实施例提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂包括活性组分贵金属铂、助剂组分和载体，所述助剂组分为碱金属元素钾，所述钯元素和钾元素的摩尔比为1:15，所述载体为二氧化钛。
所述铂元素以硝酸铂为来源，铂元素的负载量占二氧化钛载体总量的1.0wt％，钾元素以硝酸钾为来源。
所述催化剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将硝酸铂和硝酸钾溶于去离子水后加入二氧化钛悬浊液中，其中钯元素和钾元素摩尔比为1:15，铂元素质量为二氧化钛质量的0.2wt％，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到一次固体样品；
(2)将步骤(1)得到的一次固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到一次中间催化剂；
(3)将步骤(2)得到的一次中间催化剂加入硝酸铂和硝酸钾溶液中，其中铂元素和钾元素摩尔比为1:15，用量与步骤(1)中相同，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到二次固体样品；
(4)将步骤(3)得到的二次固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到二次中间催化剂；
(5)再依次重复3次步骤(3)和步骤(4)，得到铂元素负载量为1.0wt％的所述催化剂。
本实施例中所述催化剂的活性评价实验与实施例1相同。
本实施例中，在室温条件下，催化降解10h，甲醛的转化率为100％，虽然贵金属铂作为活性组分时，相同时间内转化率稍高，但铂的成本比钯高，整体来说，选用钯在有效降解有机污染物的同时，经济性较好。
对比例1：
本对比例提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂与实施例1中相同，区别仅在于：其制备方法为一次浸渍-焙烧法。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硝酸钯和硝酸钾溶于去离子水后加入二氧化钛悬浊液中，其中钯元素和钾元素摩尔比为1:12，钯元素质量为二氧化钛质量的1.0wt％，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到固体样品；
(2)将步骤(1)得到的固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到所述催化剂。
本对比例中所述催化剂的活性评价实验与实施例1相同。
本对比例中，在室温条件下，催化降解10h，甲醛的转化率只有15％，这是由于采用一次浸渍-焙烧法制得的催化剂，贵金属钯的分散性低，其活性位点无法充分参与反应，因此降解甲醛的效率较低。
对比例2：
本对比例提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂参照实施例1中的催化剂，区别仅在于：钯元素和钾元素摩尔比为1:6，即钯元素和钾元素摩尔比偏大。
其制备方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(1)和步骤(3)中氯化钯和碳酸钾的加入量满足钯元素和钾元素摩尔比为1:6。
本对比例中所述催化剂的活性评价实验与实施例1相同。
本对比例中，在室温条件下，催化降解10h，甲醛的转化率为65％，钯元素的用量偏高使负载时出现团聚现象，催化剂活性反而有所降低，同时造成贵金属元素的浪费。
对比例3：
本对比例提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂参照实施例1中的催化剂，区别仅在于：钯元素和钾元素摩尔比为1:20，即钯元素和钾元素摩尔比偏小。
其制备方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(1)和步骤(3)中氯化钯和碳酸钾的加入量满足钯元素和钾元素摩尔比为1:20。
本对比例中所述催化剂的活性评价实验与实施例1相同。
本对比例中，在室温条件下，催化降解10h，甲醛的转化率为50％。
对比例4：
本对比例提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂与实施例1中相同。
其制备方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(2)和步骤(4)中焙烧温度均为700℃，即焙烧温度偏高。
本对比例中所述催化剂的活性评价实验与实施例1相同。
本对比例中，在室温条件下，催化降解10h，甲醛的转化率为60％。
对比例5：
本对比例提供了一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂与实施例1中相同。
其制备方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(2)和步骤(4)中焙烧温度均为150℃，即焙烧温度偏低。
本对比例中所述催化剂的活性评价实验与实施例1相同。
本对比例中，在室温条件下，催化降解10h，甲醛的转化率为40％。
综合以上实施例和对比例可以看出，本发明所述催化剂由于制备方法的改进，提高了催化剂活性组分的分散性，因此对甲醛等挥发性有机污染物具有较高的氧化降解性能，10h时间内甲醛降解率可达到90％；所述催化剂贵金属分散性的提高，相对降低了贵金属的负载量，从而降低催化剂成本；同时，本发明对使用条件的耐受性强，具有较强的稳定性，可有效降低催化剂使用量，进而降低催化剂成本，整体而言，催化剂的成本可下降40％左右。
申请人申明，本发明通过上述实例来说明本发明的详细制备方法和应用，但本发明并不局限于上述详细方法和应用，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明材料组分的等效替换及辅助成分的添加、具体条件和方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种贵金属负载型催化剂，其特征在于，所述催化剂包括活性组分贵金属、助剂组分和载体，所述助剂组分为碱金属元素，所述贵金属元素和碱金属元素的摩尔比为1:(9.2～18.4)。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述贵金属元素为钯元素；
优选地，所述碱金属元素包括锂、钠、钾、铷或铯中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述载体为无机氧化物中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述载体为氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、五氧化二钒、二氧化锰、氧化铁、四氧化三钴、氧化镍、氧化铜、氧化锌中任意一种或至少两种的组合，优选为二氧化钛和/或氧化铝。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂中活性组分以贵金属的无机盐为来源，优选为以贵金属的硝酸盐和/或贵金属的氯化盐为来源；
优选地，所述催化剂中助剂组分以碱金属元素锂、钠、钾、铷或铯中任意一种的无机盐或至少两种的无机盐组合为来源，优选为以碱金属的硝酸盐和/或碱金属的碳酸盐为来源。
4.根据权利要求1-3任一项所述的催化剂，其特征在于，以所述载体的总量为100％计，所述贵金属以贵金属元素质量计负载量为0.5wt％～1.0wt％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法为循环浸渍-焙烧法。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述循环浸渍-焙烧法包括以下步骤：
(1)将贵金属盐和碱金属盐溶解后加入载体悬浊液中，去除溶剂，得到一次固体样品；
(2)将步骤(1)得到的一次固体样品进行焙烧处理，得到一次中间催化剂；
(3)将步骤(2)得到的一次中间催化剂加入贵金属盐和碱金属盐溶液中，去除溶剂，得到二次固体样品；
(4)将步骤(3)得到的二次固体样品进行焙烧处理，得到二次中间催化剂；
(5)依次重复至少1次步骤(3)和步骤(4)，得到所述催化剂。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)所述贵金属盐和碱金属盐中贵金属元素和碱金属元素的摩尔比均在1:(9.2～18.4)范围内；
优选地，步骤(1)和步骤(3)所述去除溶剂前先进行搅拌处理；
优选地，所述搅拌处理时间为0.5h～2h，优选为1h；
优选地，步骤(1)和步骤(3)所述溶剂为去离子水。
8.根据权利要求5-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(4)所述焙烧处理前先进行干燥处理；
优选地，所述干燥处理温度为80℃～120℃，优选为100℃；
优选地，所述干燥处理时间为8h～12h，优选为10h；
优选地，步骤(2)和步骤(4)所述焙烧处理温度为200℃～600℃，优选为400℃；
优选地，步骤(2)和步骤(4)所述焙烧处理时间为1h～4h，优选为2h；
优选地，步骤(3)所述催化剂加入贵金属盐和碱金属盐溶液前先进行粉碎处理；
优选地，所述粉碎处理为球磨粉碎或研磨粉碎；
优选地，步骤(5)所述重复次数为3次。
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将贵金属元素和碱金属元素摩尔比为1:(9.2～18.4)的贵金属盐和碱金属盐溶解后加入载体悬浊液中，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到一次固体样品；
(2)将步骤(1)得到的一次固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到一次中间催化剂；
(3)将步骤(2)得到的一次中间催化剂加入贵金属元素和碱金属元素摩尔比为1:(9.2～18.4)的贵金属盐和碱金属盐溶液中，搅拌处理1h后，去除溶剂去离子水，得到二次固体样品；
(4)将步骤(3)得到的二次固体样品先在100℃条件下干燥10h，然后在400℃条件下焙烧处理2h，得到二次中间催化剂；
(5)再依次重复3次步骤(3)和步骤(4)，得到所述催化剂。
10.根据权利要求1-4任一项所述的催化剂的用途，其特征在于，所述催化剂用于挥发性有机物的降解领域；
优选地，所述挥发性有机物为醛类有机物，优选为甲醛。
CN201711449235.9A 2017-12-27 2017-12-27 一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途 Pending CN108176399A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711449235.9A CN108176399A (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711449235.9A CN108176399A (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108176399A true CN108176399A (zh) 2018-06-19

Family

ID=62547777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711449235.9A Pending CN108176399A (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108176399A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109456043A (zh) * 2018-12-30 2019-03-12 石正阳 一种含纳米氧化钛净化甲醛用滤芯的制备方法
CN110280252A (zh) * 2019-06-24 2019-09-27 检易（厦门）科技有限公司 一种降解甲醛的催化剂及其制备方法
CN110479257A (zh) * 2019-09-16 2019-11-22 万华化学集团股份有限公司 催化剂及制备方法、香兰素焦油的加氢处理方法
CN111250143A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 中国科学院大连化学物理研究所 一种碱性催化剂及其制备方法、应用
CN112657491A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 珠海格力电器股份有限公司 一种甲醛净化滤料的制备方法
CN113083291A (zh) * 2021-03-15 2021-07-09 宁波方太厨具有限公司 一种除甲醛催化剂及其制备方法
CN114405504A (zh) * 2022-01-24 2022-04-29 中国科学院生态环境研究中心 一种低负载量的贵金属催化剂及其制备方法与应用
CN114917904A (zh) * 2022-06-22 2022-08-19 中国科学院生态环境研究中心 一种助剂掺杂的负载型银锰催化剂及其制备方法与应用
CN115301231A (zh) * 2022-08-15 2022-11-08 中国科学院生态环境研究中心 一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101380574A (zh) * 2007-09-06 2009-03-11 中国科学院生态环境研究中心 一种室温催化完全氧化甲醛的催化剂
CN102941111A (zh) * 2012-11-20 2013-02-27 中国科学院生态环境研究中心 一种用于室温甲醛净化的金属载体负载的催化剂
CN104226306A (zh) * 2014-10-14 2014-12-24 北京恒泰实达科技股份有限公司 一种用于室温氧化消除甲醛的催化剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101380574A (zh) * 2007-09-06 2009-03-11 中国科学院生态环境研究中心 一种室温催化完全氧化甲醛的催化剂
CN102941111A (zh) * 2012-11-20 2013-02-27 中国科学院生态环境研究中心 一种用于室温甲醛净化的金属载体负载的催化剂
CN104226306A (zh) * 2014-10-14 2014-12-24 北京恒泰实达科技股份有限公司 一种用于室温氧化消除甲醛的催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何杰等: "《工业催化》", 31 July 2014, 中国矿业大学出版社 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111250143A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 中国科学院大连化学物理研究所 一种碱性催化剂及其制备方法、应用
CN109456043B (zh) * 2018-12-30 2021-07-02 赣州添美环保科技有限公司 一种含纳米氧化钛净化甲醛用滤芯的制备方法
CN109456043A (zh) * 2018-12-30 2019-03-12 石正阳 一种含纳米氧化钛净化甲醛用滤芯的制备方法
CN110280252A (zh) * 2019-06-24 2019-09-27 检易（厦门）科技有限公司 一种降解甲醛的催化剂及其制备方法
CN110479257B (zh) * 2019-09-16 2022-07-12 万华化学集团股份有限公司 催化剂及制备方法、香兰素焦油的加氢处理方法
CN110479257A (zh) * 2019-09-16 2019-11-22 万华化学集团股份有限公司 催化剂及制备方法、香兰素焦油的加氢处理方法
CN112657491A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 珠海格力电器股份有限公司 一种甲醛净化滤料的制备方法
CN112657491B (zh) * 2020-12-21 2023-04-07 珠海格力电器股份有限公司 一种甲醛净化滤料的制备方法
CN113083291A (zh) * 2021-03-15 2021-07-09 宁波方太厨具有限公司 一种除甲醛催化剂及其制备方法
CN114405504A (zh) * 2022-01-24 2022-04-29 中国科学院生态环境研究中心 一种低负载量的贵金属催化剂及其制备方法与应用
CN114917904A (zh) * 2022-06-22 2022-08-19 中国科学院生态环境研究中心 一种助剂掺杂的负载型银锰催化剂及其制备方法与应用
CN114917904B (zh) * 2022-06-22 2024-03-01 中国科学院生态环境研究中心 一种助剂掺杂的负载型银锰催化剂及其制备方法与应用
CN115301231A (zh) * 2022-08-15 2022-11-08 中国科学院生态环境研究中心 一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108176399A (zh) 一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途
CN105013322B (zh) 一种锰氧化物催化剂用于催化氧化甲醛的用途
CN107930666B (zh) 室温氧化甲醛的纳米铈锰氧化物/活性炭复合材料及其制备方法
CN105126825B (zh) 一种低温烟气脱硝催化剂及其制备方法
CN105344368B (zh) 一种用于加氢脱氯反应的过渡金属磷化物的制备方法及应用
CN102452710B (zh) 含氰工业废水的催化湿式氧化方法
CN105013474B (zh) 具有有序分级孔结构的金属氧化物脱硝催化剂的制备方法
CN106362765A (zh) 甲醛室温氧化催化剂的制备方法及其制备的催化剂
CN104353459A (zh) 一种催化氧化VOCs的负载型双金属催化剂、制备方法及其应用
CN107282085B (zh) 废水湿式氧化催化剂
CN110921788B (zh) 一种具有高催化活性的铁碳微电解材料及其制备方法
CN107362823A (zh) 一种室温降解室内甲醛的催化材料及其制备方法
CN108654639A (zh) 用于甲醛常温氧化的催化剂及其制备方法和应用
CN107866260B (zh) 湿式氧化废水的催化剂
CN107555481A (zh) 一种锰氧化物材料及其制备方法
CN106076316B (zh) 一种以偏钛酸为原料制备宽工作温度脱硝催化剂的方法
CN109331860A (zh) 一种用于空气净化的低铂合金复合纳米光催化剂及其制备方法和应用
CN106492790A (zh) 一种低温scr脱硝催化剂及其制备方法
CN106179329A (zh) 一种以活性半焦为载体的低温锰基脱硝催化剂及其制备方法与应用
CN109569729A (zh) 一种负载型双金属高级氧化催化剂、制备方法及其各强化功能贡献的分析方法
CN106391037A (zh) 一种用于高温催化分解n2o的催化剂的制备工艺
CN104815671A (zh) 选择性催化还原低温脱硝催化剂及其制备方法
CN105148907A (zh) 一种1,2-二氯乙烷选择性加氢脱氯反应催化剂及其制备方法和应用
CN110142057A (zh) 一种Ag/g-C3N4/竹炭/蒙脱土复合材料及其应用
CN107876053A (zh) 一种高强度废水处理催化剂及其制备方法和应用

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