CN108325520A - 一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法 - Google Patents

一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108325520A
CN108325520A CN201810146401.6A CN201810146401A CN108325520A CN 108325520 A CN108325520 A CN 108325520A CN 201810146401 A CN201810146401 A CN 201810146401A CN 108325520 A CN108325520 A CN 108325520A
Authority
CN
China
Prior art keywords
honey comb
ceramic
ceramic honey
catalyst
based catalytic
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.)
Granted
Application number
CN201810146401.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108325520B (zh
Inventor
林涛
张炳亮
程杰
万克柔
曾永康
曾利辉
高武
张之翔
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.)
Kaili Catalyst New Materials Co Ltd
Original Assignee
Kaili Catalyst New Materials Co Ltd
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 Kaili Catalyst New Materials Co Ltd filed Critical Kaili Catalyst New Materials Co Ltd
Priority to CN201810146401.6A priority Critical patent/CN108325520B/zh
Publication of CN108325520A publication Critical patent/CN108325520A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108325520B publication Critical patent/CN108325520B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44Palladium
    • B01J35/399
    • B01J35/56
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0217Pretreatment of the substrate before coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • B01J37/082Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/088Decomposition of a metal salt
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/07Incinerators 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

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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法,先将蜂窝陶瓷载体进行砂洗处理,再以“原位生长”的方式制备氧化铝涂层,最后在搅拌的条件下负载活性组分Pd,经过烘干和焙烧,制得Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂。相同条件下,与常规浸渍法制备的催化剂相比,本发明方法制备的催化剂具有更高的比表面积、更优的催化活性和稳定性,在空速30000~50000h‑1,甲苯浓度为2~5g/m3的条件下,催化剂上甲苯的起燃温度低于235℃,甲苯的去除率达到99%以上。

Description

一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于负载型催化剂制备技术领域,具体涉及一种催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法。
背景技术
挥发性有机物(volatile organic compounds)是指常温下饱和蒸气压大于133Pa、常压下沸点在50~260℃之间的有机化合物,或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。VOCs主要来自石油化工、有机化工、油漆涂料和纺织等行业,对人类的健康有较强的危害。VOCs的处理方法有很多,其中催化燃烧技术是最有效最经济的方法之一。催化燃烧属于气固两相反应,主要是催化剂表面的活性氧与VOCs的深度氧化反应,是一种较低起燃温下的无火焰燃烧,反应放热较大,同时也是一种清洁高效的燃烧技术,产物主要是二氧化碳和水蒸气。
整体式催化燃烧催化剂是将催化剂和反应器紧密结合在一起的新型催化剂,与常规的颗粒状催化剂相比,催化剂床层阻力更小,压力降更低,传热和传质效果好,易于放大,因此得到了广泛的应用,尤其是蜂窝陶瓷催化燃烧催化剂。蜂窝陶瓷基体的热稳定性好,工业上应用较多的是堇青石蜂窝陶瓷载体做的催化剂,在1250℃以内不会发生结构的变化,而且与涂层的结合能力强,稳定性好。
W.J.Ma等制备的Fe-Mn/堇青石催化剂,Fe和Mn的配比、负载量和焙烧温度对催化剂的性能有较大的影响,较优条件下,Fe和Mn的负载量为10%,Fe/Mn摩尔比为4:1,焙烧温度为500℃,反应温度到300℃时甲苯的转化率达到90%,该催化剂成本较低,但是催化燃烧甲苯的温度较高,而且到300℃时还不能达到99%以上的去除效果,催化剂的活性有待提高。方丽玲等人制备的涂层(氧化铈和氧化钇)量达到蜂窝陶瓷质量的10%,增加涂层量可以有效地增加比表面积,有利于催化性能的提高,但是采用多次涂覆的方式制备涂层可能使涂层与涂层之间或涂层与蜂窝陶瓷载体之间结合不够紧密,在后续加工和使用的过程中可能会造成涂层的脱落,从而降低了催化剂的活性。中国专利200510062205.3公开了一种催化燃烧催化剂,该催化剂主要是以蜂窝陶瓷为载体负载Ce-La-Mn-Zr-Ag-O复合氧化物,比通常的蜂窝陶瓷催化燃烧催化剂具有更好的催化性能,催化剂成本较低,但是该催化剂含有五种元素的复合氧化物,需要多次的浸渍-烘干步骤,制备过程比较复杂。
事实上,涂层才是蜂窝陶瓷催化燃烧催化剂的真正载体,由于制备蜂窝陶瓷的温度很高(1000℃以上),蜂窝陶瓷的比表面积非常小,而且表面光滑,不适合负载活性组分。氧化铝是使用最为普遍的涂层,可以大幅提高催化剂的比表面积。氧化铝涂层浆液的制备主要是以硝酸铝、氯化铝或拟薄水铝石为原料,其中以拟薄水铝石为铝源做涂层的性价比最高,过程简单,方便控制也有利于工业化生产。常规制备氧化铝涂层的方法是直接将蜂窝陶瓷浸泡到一定浓度的铝溶胶溶液中,铝溶胶一次性吸附到载体表面,由于载体没有经过处理内外表面光滑,与铝溶胶的作用力较弱,在后续烘干的过程中容易随着水分的蒸发而发生迁移,造成焙烧后氧化铝涂层分布不均匀的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法,该方法步骤简单,实用性强,比常规方法制备的催化剂活性更高,比表面积更大,涂层和活性组分的分布更加均匀,适合大规模的生产放大。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案由下述步骤组成:
1、将蜂窝陶瓷用去离子水润湿后,用粘有金刚砂的核磁管刷或移液管刷对蜂窝陶瓷的内外表面进行打磨处理,使其表面变粗糙,然后在80~100℃条件下干燥10~12小时。
2、将步骤1处理后的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态,同时逐滴加入铝溶胶涂层浆液,滴加完后继续搅拌30~60分钟,然后置于烘箱中100~120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧,得到涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷。
3、将涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态,同时逐滴加入氯化钯水溶液,滴加完后继续搅拌6~8小时,然后置于烘箱中100~120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧,得到Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂。
上述步骤1中,所述蜂窝陶瓷为莫来石蜂窝陶瓷或堇青石蜂窝陶瓷,比表面积均小于1m2/g;所述金刚砂的颗粒大小为100~300目。
上述步骤2中,所述铝溶胶涂层浆液中拟薄水铝石的质量分数为15%~25%;以蜂窝陶瓷的质量为100%计,涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷中γ-氧化铝的质量分数为1%~4%。
上述步骤3中,以催化剂的质量为100%计,所述Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂中Pd含量为0.03%~0.05%。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明对蜂窝陶瓷进行打磨处理,粗糙的蜂窝陶瓷表面有利于铝溶胶在蜂窝陶瓷表面的吸附,硝酸处理蜂窝陶瓷也能够使载体表面变得粗糙,获得类似的效果,但是硝酸处理会产生大量的氮氧化物,不利于环保,而且氮氧化物消除和治理的成本较高。
2、本发明刚开始滴加铝溶胶涂层浆液时,初始进入水溶液的铝溶胶均匀地分布在蜂窝陶瓷表面,随着滴加的继续进行,后续进入溶液的铝溶胶只有部分与之前吸附到蜂窝陶瓷表面的铝溶胶发生作用,留在了蜂窝陶瓷表面,其他的仍然在水溶液中,随着水溶液中铝溶胶的浓度增加,吸附到蜂窝陶瓷表面的铝溶胶含量也随之增加,造成了铝溶胶在蜂窝陶瓷表面缓慢“原位生长”的现象。在后续的烘干和焙烧过程中铝溶胶与蜂窝陶瓷的结合更加紧密,不易发生迁移,铝溶胶先是形成凝胶,然后形成γ-氧化铝,均匀分布在蜂窝陶瓷表面。
3、由于蜂窝陶瓷的比表面积较小,对Pd离子的吸附能力较弱,因此,绝大多数的活组组分是吸附到氧化铝涂层上了,如果氧化铝涂层在蜂窝陶瓷表面分布不均匀,那么无论怎样吸附活性组分,金属Pd在催化剂的表面肯定是不能均匀分布的。本发明在搅拌条件下吸附活性组分,能够确保Pd离子在溶液中分布均匀,尤其是在蜂窝陶瓷孔道内部的分布,由于蜂窝陶瓷孔道较小,存在毛细管效应,液体在孔道内部的流动较慢,不利于孔道内部的氧化铝涂层对Pd离子的吸附,造成孔道内部活性组分含量相对较低的现象。搅拌能够加速活性组分在孔道内部的扩散,使得蜂窝陶瓷的内外表面具有相同的Pd离子的吸附速率,最终活性组分Pd均匀分布在内外表面上。
4、本发明的方法操作简便,相同条件下,与常规浸渍法制备的催化剂相比,本发明方法制备的催化剂具有更优的催化活性和稳定性,在空速30000~50000h-1,甲苯浓度为2~5g/m3的条件下,催化剂上甲苯的起燃温度低于235℃,甲苯的去除率达到99%以上,能够为企业带来良好的经济效益。
附图说明
图1是沿实施例2得到的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂孔道拍的放大照片。
图2是沿实施例3得到的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂孔道拍的放大照片。
图3是对比例1得到的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的侧面照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明,但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
1、将堇青石蜂窝陶瓷用去离子水润湿后,用粘有200目金刚砂的核磁管刷对蜂窝陶瓷的内外表面进行打磨处理,使原本光滑的表面变得粗糙,然后在100℃条件下干燥12小时。
2、将20g拟薄水铝石和1g羟甲基纤维素加入到79g去离子水中,然后滴加0.1mL醋酸,继续搅拌2小时,得到拟薄水铝石质量分数为20%的铝溶胶涂层浆液。
将10g步骤1处理后的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入100g去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态,同时逐滴加入16.4g拟薄水铝石质量分数为20%的铝溶胶涂层浆液,滴加完后继续搅拌60分钟,铝溶胶与蜂窝陶瓷发生吸附作用,均匀的分散在蜂窝陶瓷的内外表面,且随着溶液中铝溶胶浓度的增加,铝溶胶逐渐“原位生长”在粗糙的蜂窝陶瓷表面,然后取出置于烘箱中120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧2小时,得到涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷10.1g,以蜂窝陶瓷的质量为100%计,其中γ-氧化铝质量分数为1%。
3、将10.1g步骤2得到的γ-氧化铝的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入100g去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,同时滴加10mL含0.005g氯化钯的水溶液,滴加完后继续搅拌8小时,使钯离子与蜂窝陶瓷内外表面的氧化铝涂层发生吸附作用,均匀地分布在氧化铝涂层上,然后取出置于烘箱中120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧2小时,得到Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂,以催化剂的质量为100%计,其中Pd含量为0.03wt%。
实施例2
1、将堇青石蜂窝陶瓷用去离子水润湿后,用粘有100目金刚砂的核磁管刷对蜂窝陶瓷的内外表面进行打磨处理,使原本光滑的表面变得粗糙,然后在100℃条件下干燥12小时。
2、将20g拟薄水铝石和2g羟甲基纤维素加入到78g去离子水中,然后滴加1mL醋酸,继续搅拌2小时,得到拟薄水铝石质量分数为20%的铝溶胶涂层浆液。
将10g步骤1处理后的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入100g去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态,同时逐滴加入39.5g拟薄水铝石质量分数为20%的铝溶胶涂层浆液,滴加完后继续搅拌60分钟,铝溶胶与蜂窝陶瓷发生吸附作用,均匀的分散在蜂窝陶瓷的内外表面,且随着溶液中铝溶胶浓度的增加,铝溶胶逐渐“原位生长”在粗糙的蜂窝陶瓷表面,然后取出置于烘箱中120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧2小时,得到涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷10.2g,以蜂窝陶瓷的质量为100%计,其中γ-氧化铝质量分数为2%。
3、将10.2g步骤2得到的γ-氧化铝的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入100g去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,同时滴加20mL含0.005g氯化钯的水溶液,滴加完后继续搅拌8小时,使钯离子与蜂窝陶瓷内外表面的氧化铝涂层发生吸附作用,均匀地分布在氧化铝涂层上,然后取出置于烘箱中120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧2小时,得到Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂,以催化剂的质量为100%计,其中Pd含量为0.03wt%。
实施例3
1、将堇青石蜂窝陶瓷用去离子水润湿后,用粘有300目金刚砂的核磁管刷对蜂窝陶瓷的内外表面进行打磨处理,使原本光滑的表面变得粗糙,然后在100℃条件下干燥12小时。
2、将20g拟薄水铝石和1g羟甲基纤维素加入到79g去离子水中,然后滴加2mL醋酸,继续搅拌2小时,得到拟薄水铝石质量分数为20%的铝溶胶涂层浆液。
将10g步骤1处理后的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入100g去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态,同时逐滴加入75.5g拟薄水铝石质量分数为20%的铝溶胶涂层浆液,滴加完后继续搅拌60分钟,铝溶胶与蜂窝陶瓷发生吸附作用,均匀的分散在蜂窝陶瓷的内外表面,且随着溶液中铝溶胶浓度的增加,铝溶胶逐渐“原位生长”在粗糙的蜂窝陶瓷表面,然后取出置于烘箱中120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧2小时,得到涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷10.3g,以蜂窝陶瓷的质量为100%计,其中γ-氧化铝质量分数为3%。
3、将10.3g步骤2得到的γ-氧化铝的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入100g去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,同时滴加10mL含0.005g氯化钯的水溶液,滴加完后继续搅拌8小时,使钯离子与蜂窝陶瓷内外表面的氧化铝涂层发生吸附作用,均匀地分布在氧化铝涂层上,然后取出置于烘箱中120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧2小时,得到Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂,以催化剂的质量为100%计,其中Pd含量为0.03wt%。
实施例4
1、将堇青石蜂窝陶瓷用去离子水润湿后,用粘有100目金刚砂的核磁管刷对蜂窝陶瓷的内外表面进行打磨处理,使原本光滑的表面变得粗糙,然后在100℃条件下干燥12小时。
2、将20g拟薄水铝石和2g羟甲基纤维素加入到78g去离子水中,然后滴加1.5mL醋酸,继续搅拌2小时,得到拟薄水铝石质量分数为20%的铝溶胶涂层浆液。
将10g步骤1处理后的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入100g去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态,同时逐滴加入137g拟薄水铝石质量分数为20%的铝溶胶涂层浆液,滴加完后继续搅拌60分钟,铝溶胶与蜂窝陶瓷发生吸附作用,均匀的分散在蜂窝陶瓷的内外表面,且随着溶液中铝溶胶浓度的增加,铝溶胶逐渐“原位生长”在粗糙的蜂窝陶瓷表面,然后取出置于烘箱中120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧2小时,得到涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷10.4g,以蜂窝陶瓷的质量为100%计,其中γ-氧化铝质量分数为4%。
3、将10.4g步骤2得到的γ-氧化铝的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入100g去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,同时滴加20mL含0.005g氯化钯的水溶液,滴加完后继续搅拌8小时,使钯离子与蜂窝陶瓷内外表面的氧化铝涂层发生吸附作用,均匀地分布在氧化铝涂层上,然后取出置于烘箱中120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧2小时,得到Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂,以催化剂的质量为100%计,其中Pd含量为0.03wt%。
对比例1
1、将20g拟薄水铝石和2g羟甲基纤维素加入到78g去离子水中,然后滴加1mL醋酸,继续搅拌2小时,得到拟薄水铝石质量分数为20%的铝溶胶涂层浆液。
取39.5g拟薄水铝石质量分数为20%的铝溶胶涂层浆液,再加入100g去离子水搅拌均匀后,将10g堇青石蜂窝陶瓷在所得混合液中浸泡60分钟,铝溶胶与蜂窝陶瓷发生吸附作用,然后取出置于烘箱中120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧2小时,得到涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷10.2g,以蜂窝陶瓷的质量为100%计,其中γ-氧化铝质量分数为2%。
2、将10.2g步骤1得到的涂覆有γ-氧化铝涂层的蜂窝陶瓷在120mL含0.005g氯化钯的水溶液中浸泡8小时,使钯离子与蜂窝陶瓷发生吸附作用,然后取出置于烘箱中120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧2小时,得到Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂,以催化剂的质量为100%计,其中Pd含量为0.03wt%。
发明人对上述实施例2、3以及对比例1得到的催化剂的涂层分布和Pd的分布状态进行了表征,结果见图1~3。由图1和2可见,实施例2和3的催化剂涂层均匀分布,但是实施例3的催化剂由于γ-氧化铝涂层量过大从内表面上长出来,造成孔道内部部分堵塞(见图2),长时间使用容易脱落,造成催化剂活性下降。对比例1中采用常规浸渍涂层和Pd制备的催化剂颜色较浅,主要是边缘和棱角处颜色较深(见图3),说明Pd的集中比较明显。
发明人进一步将实施例1~4以及对比例1得到的催化剂催化燃烧甲苯的性能进行了评价,具体试验和试验结果如下:
取破碎筛分后的30~40目催化剂1mL,装填到内径8mm的石英反应管中,用空气吹扫10℃的甲苯溶液,将甲苯蒸气带入到混合器中,另一路空气(520mL/min)直接进入混合器中与带有甲苯蒸气的空气混合(空速约34000h-1),经过预热后进入反应管中,经过催化剂床层发生反应。反应后的气体经过过滤网,进入全自动在线气相色谱检测,空管不装催化剂条件下色谱检测到甲苯的平均峰面积为385万,将此峰面积记为甲苯浓度100%,实验条件下反应后甲苯的浓度=测得的峰面积/385万×100%,甲苯的转化率=1-反应后甲苯的浓度。色谱条件为:进样口200℃,柱温120℃,FID检测器220℃,KB-1毛细管柱30m×0.32mm×0.5um,采样定量环体积0.8mL。在空速30000~50000h-1,甲苯浓度为2~5g/m3的条件下,当甲苯去除率为10%对应的温度为T10,记为甲苯的起燃温度,T99为甲苯完全转化温度。比表面积采用Micromeritics ASAP 2020型吸附仪测定,以氮气为吸附质,在液氮温度下进行吸附,比表面积采用BET法得到。试验结果见表1。
表1不同催化剂的性能
起燃温度低,说明催化剂的活性高,催化剂上活性组分的分散程度好。对于催化燃烧催化剂,催化剂失活的原因之一是活性组分的聚集或烧结,纳米金属颗粒在一定温下聚集是难免的,所以催化剂的使用温度越低是有利于催化剂寿命的。从表1中可以看出,随着涂层量的增加,本发明实施例1~4得到的催化剂催化活性和比表面积是逐渐上升的。涂层负载量为1%时,催化剂活性较低,T10为235℃,T99为250℃,增加涂层负载量到2%时,催化剂的活性有明显的提高,主要表现在T10和T99有较大幅度的降低,T10与T99的差值也有所减少。继续提高涂层负载量,T10和T99仍然随着涂层量的增加而继续降低,实施例4的催化剂在224℃就可以催化甲苯燃烧,到234℃时基本上就可以将甲苯完全转化为二氧化碳和水。对比例1中采用常规浸渍涂层和Pd制备的催化剂催化活性最低,到260℃甲苯才刚刚开始燃烧。
为了快速区分不同催化剂的稳定性,在较高的高温下处理催化剂也是一种区分不同催化剂稳定性的方法。如果催化剂活性组分的分散程度好,那么高温处理后活性组分的聚集程度肯定与分散程度不好的催化剂有较大的区别。将本发明实施例1~4制备的催化剂与对比例1按常规方法制备的催化剂在800℃空气中处理24h,再按照上述方法进行催化剂催化燃烧甲苯的性能评价,试验结果显示,本发明实施例1~4制备的催化剂起燃温度达到280℃左右,对比例1按常规方法制备的催化剂起燃温度达到410℃以上,说明本发明方法制备的催化剂的稳定性能明显优于常规方法。
发明人将实施例1~4得到的催化剂按照上述方法连续催化燃烧甲苯,进一步评价其稳定性,结果见表2。
表2不同催化剂的稳定性(甲苯浓度5g/m3)
由表2可见,实施例1~4的催化剂在各自的T99温度下连续反应4天后,实施例3和实施例4催化剂的活性有明显的降低,而实施例1和2催化剂的活性基本保持不变,说明实施例1和2催化剂的稳定性比实施例3和4催化剂好很多。连续反应4天后发现实施例3和4催化剂明显有涂层脱落的现象,实施例1和2催化剂的涂层没有脱落,这可能是实施例3和4催化剂活性下降较快的主要原因。

Claims (6)

1.一种改进后的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法,其特征在于:
(1)将蜂窝陶瓷用去离子水润湿后,用粘有金刚砂的核磁管刷或移液管刷对蜂窝陶瓷的内外表面进行打磨处理,使其表面变粗糙,然后在80~100℃条件下干燥10~12小时;
(2)将步骤(1)处理后的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态,同时逐滴加入铝溶胶涂层浆液,滴加完后继续搅拌30~60分钟,然后置于烘箱中100~120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧,得到涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷;
(3)将涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷置于带有搅拌装置的容器中,加入去离子水完全没过蜂窝陶瓷,开始搅拌,搅拌过程中蜂窝陶瓷处于静止状态,同时逐滴加入氯化钯水溶液,滴加完后继续搅拌6~8小时,然后置于烘箱中100~120℃烘干,在马弗炉中500℃焙烧,得到Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂。
2.根据权利要求1所述的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中,所述蜂窝陶瓷为莫来石蜂窝陶瓷或堇青石蜂窝陶瓷,比表面积均小于1m2/g。
3.根据权利要求1所述的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法,其特征在于:在步骤(1)中,所述金刚砂的颗粒大小为100~300目。
4.根据权利要求1所述的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法,其特征在于:在步骤(2)中,所述铝溶胶涂层浆液中拟薄水铝石的质量分数为15%~25%。
5.根据权利要求4所述的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法,其特征在于:在步骤(2)中,以蜂窝陶瓷的质量为100%计,所述涂覆有γ-氧化铝的蜂窝陶瓷中γ-氧化铝的质量分数为1%~4%。
6.根据权利要求1所述的Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法,其特征在于:在步骤(3)中,以催化剂的质量为100%计,所述Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂中Pd含量为0.03%~0.05%。
CN201810146401.6A 2018-02-12 2018-02-12 一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法 Active CN108325520B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810146401.6A CN108325520B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810146401.6A CN108325520B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108325520A true CN108325520A (zh) 2018-07-27
CN108325520B CN108325520B (zh) 2020-11-10

Family

ID=62929335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810146401.6A Active CN108325520B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108325520B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101734946A (zh) * 2009-12-18 2010-06-16 广东工业大学 一种在堇青石蜂窝陶瓷上涂覆涂层的方法及其应用
CN102872865A (zh) * 2011-07-11 2013-01-16 中国石油化工股份有限公司 一种蜂窝陶瓷催化剂的制备方法
CN107552067A (zh) * 2017-11-08 2018-01-09 绍兴上虞易诚工业设计有限公司 一种水处理材料及其应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101734946A (zh) * 2009-12-18 2010-06-16 广东工业大学 一种在堇青石蜂窝陶瓷上涂覆涂层的方法及其应用
CN102872865A (zh) * 2011-07-11 2013-01-16 中国石油化工股份有限公司 一种蜂窝陶瓷催化剂的制备方法
CN107552067A (zh) * 2017-11-08 2018-01-09 绍兴上虞易诚工业设计有限公司 一种水处理材料及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN108325520B (zh) 2020-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104998680B (zh) 一种抗so2和h2o中毒的低温脱硝催化剂及其制备方法
JP5047114B2 (ja) 酸化セリウムを含む粉末の製造方法
EP2213372B1 (en) Method of producing noble metal-supported powder, noble metal-supported powder and exhaust gas purifying catalyst
US7879758B2 (en) Catalytically active porous element
CN107921417A (zh) 排气净化催化剂
CN107570163B (zh) 一种负载型VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法
CN106732640B (zh) 一种以改性海泡石为载体的臭氧分解催化剂网板的制备方法
CN109225216B (zh) 耐老化的挥发性有机物净化的催化剂及其制备方法
CN110433806A (zh) 一种钴-铝复合氧化物催化剂及其制备方法和应用
CN108435163A (zh) 一种用于VOCs废气催化燃烧Pd基整体式催化剂及其制备方法
JPH10296092A (ja) 触媒活性成分を高い表面積の担体物質に析出する方法
CN109731574A (zh) 一种催化剂复合载体、基于该载体的催化剂及催化剂的制备方法
CN109174077A (zh) 一种汽车尾气处理催化剂及其制备方法
EP3972723A1 (en) Ammonia oxidation catalyst for diesel applications
CN108160102A (zh) 基于挥发性有机污染物净化的催化剂及制备方法
CN110732326A (zh) 一种柴油机颗粒物捕集器用催化剂及其制备方法
CN107262147B (zh) 一种耐硫性催化燃烧催化剂及制备方法
CN113385188B (zh) 一种柴油车用整体式cDPF复合材料及其制备方法
CN111375423B (zh) 一种高温催化燃烧催化剂及其制备方法
CN111215061A (zh) 一种抗烧结高分散贵金属催化剂及制备和应用
CN108855075A (zh) 一种用于柴油车的氧化型催化剂的制备方法
CN108325520A (zh) 一种Pd基催化燃烧蜂窝陶瓷催化剂的制备方法
CN111085239A (zh) 基于分子筛的蜂窝载体催化材料的制备方法
CN108772075A (zh) 一种用于去除可挥发性苯系污染物的催化剂及其制备方法
CN113546662A (zh) 一种石墨相氮化碳/多孔陶瓷复合材料及其制备方法、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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant