CN108671917A - 一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108671917A
CN108671917A CN201810386236.1A CN201810386236A CN108671917A CN 108671917 A CN108671917 A CN 108671917A CN 201810386236 A CN201810386236 A CN 201810386236A CN 108671917 A CN108671917 A CN 108671917A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
exhaust gas
preparation
vocs exhaust
tio
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
CN201810386236.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108671917B (zh
Inventor
李羽雁
刘香华
叶松寿
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.)
Shanghai Plume And New Materials Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Plume And 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 Shanghai Plume And New Materials Co Ltd filed Critical Shanghai Plume And New Materials Co Ltd
Priority to CN201810386236.1A priority Critical patent/CN108671917B/zh
Publication of CN108671917A publication Critical patent/CN108671917A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108671917B publication Critical patent/CN108671917B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
    • 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
    • B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
    • 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
    • B01D53/8678—Removing components of undefined structure
    • B01D53/8687—Organic components
    • 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
    • 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
    • B01J23/64—Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/656—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/6562—Manganese
    • 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
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8906—Iron and noble metals
    • 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
    • B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/036—Precipitation; Co-precipitation to form a gel or a cogel
    • 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
    • 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
    • B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
    • 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
    • B01J37/16—Reducing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7027—Aromatic hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s

Abstract

本发明公开了一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法，所述VOCs废气降解催化剂以复合金属氧化物纳米管为载体，以贵金属为活性组分，表达式为M/M1Ox‑TiO2‑NT，式中M为贵金属Pt、Pd、Ru、Rh中的一种或两种，M1为Ce、Mn、Zr、Fe中的一种，NT为复合金属氧化物纳米管，按质量百分比的含量，M为0.01％～1.5％，优选0.05％～1.0％，余量为复合金属氧化物纳米管M1Ox‑TiO2‑NT，其中M1和Ti的摩尔比为0.02～0.5，优选0.05～0.4。所述催化剂的制备方法是以溶胶凝胶‑水热合成法制备复合金属氧化物纳米管载体，再通过多元醇还原法负载贵金属纳米粒子。所述催化剂具有非常高的低温催化燃烧活性，可在较低温下将苯及甲苯等挥发性有机物完全催化氧化成无害的CO2和H2O，而且具有良好的高温稳定性。

Description

一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于催化技术领域，具体涉及一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法。
背景技术
所谓VOCs是指室温下饱和蒸气压大于70Pa，或常压下沸点在260℃以下的挥发性有机化合物。VOCs种类繁多，主要包括醛类、芳香烃、芳烃类、烷烃、酮类等，广泛存在于石油化工、造纸、采矿、金属电镀、家居建材、油漆涂料和纺织等行业，长时间接触该类污染物将对人的皮肤、心血管系统和呼吸系统等造成巨大的伤害，甚至有致癌和致畸形的风险；这些污染物还是细颗粒物PM2.5的重要前体物，对人体健康和大气环境危害极大。因此，VOCs废气治理已经成为一个全球性问题，其污染控制刻不容缓，如何低温高效地降解VOCs废气成为了近年来的研究热点。
目前VOCs治理方法主要包括吸附回收法、冷凝法、膜分离法、生物法、光催化法、热力焚烧法以及等离子体法等，然而这些方法存在易吸附饱和、无法根除会产生二次污染及净化效率低等缺点，无法大规模使用。相比较下，催化燃烧法是最为经济有效的治理方法之一。催化燃烧法(催化氧化法)是指利用催化剂降低有机物发生氧化反应所需要的活化能，并提高反应速率，从而在较低的温度下进行无焰燃烧，最终将其转化为二氧化碳和水等无害物质。催化燃烧法的核心问题在于高效、稳定催化剂的设计和制备。专利CN104353459A公开了一种催化氧化VOCs的负载型双金属催化剂，该催化剂具有相对较好的催化活性，但贵金属用量相对较高，将导致催化剂成本较高。专利201710609559.8公开了一种VOCs催化分解用复合金属氧化物催化剂的制备方法，虽未使用贵金属，但其制备的催化剂低温催化活性及高温稳定性都有待进一步提高。因此，设计一种贵金属用量低且能在较低温度下高效催化VOCs废气降解催化剂是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法。为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂，其特征在于，所述催化剂以复合金属氧化物纳米管为载体，以贵金属为活性组分，其化学通式可表达为M/M1Ox-TiO2-NT，式中M代表贵金属Pt、Pd、Ru或Rh中的一种或两种组合，M1代表Ce、Mn、Zr或Fe中的一种，NT代表复合金属氧化物的形貌为纳米管状，0＜x≤2；所述催化剂组成中M的重量比为0.01％～1.5％，优选为0.05％～1.0％，余量为复合金属氧化物纳米管M1Ox-TiO2-NT，其中M1和Ti的摩尔比为0.02～0.5，优选为0.05～0.4。
一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)将钛酸丁酯溶于乙醇，所得混合物搅拌后加入十六烷基三甲基溴化胺CTAB制成溶液A；
2)将M1前驱盐溶于水制成溶液B；
3)将溶液B加入溶液A中，用酸调节混合溶液pH值至1-3；
4)将步骤3)中得到的混合溶液转移至反应釜中进行水热反应；
5)将步骤4)中得到的水热反应产物冷却至室温后静置形成凝胶，所得凝胶烘干后经焙烧制得复合金属氧化物纳米管载体M1Ox-TiO2-NT；
6)将步骤5)中制备的复合金属氧化物纳米管载体M1Ox-TiO2-NT与溶剂混合均匀后移入反应釜中，往反应釜中加入含贵金属M的溶液，所得混合物用碱溶液调节pH值至10-14，然后进行反应；
7)将步骤6)中的反应产物冷却至室温后用酸调节pH值至1-3，继续搅拌6-10h；8)将步骤7)中的反应产物经过滤、洗涤和干燥即可制得所述低温高效催化VOCs废气降解的催化剂。
优选地，步骤4)中所述的水热反应温度为80-180℃，水热反应时间为12-24h。
优选地，步骤5)中所述的焙烧温度为400℃-600℃，焙烧时间为2-5h。
优选地，步骤3)和步骤7)中所述的酸为硝酸、盐酸或硫酸中的一种。
优选地，步骤6)中所述的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾的醇溶液。
优选地，步骤6)中所述的溶剂为乙二醇或丙三醇中的一种。
优选地，所述含M1的前驱盐选自硝酸亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸锰、醋酸锰、氯化锰、草酸锰、硝酸锆、醋酸锆、硫酸锆、硝酸锰、硝酸铈、硫酸铈或醋酸铈中的一种或几种。
优选地，所述贵金属M选自氯化钌、氯化钯、氯化铑和氯铂酸中的一种或几种。
优选地，步骤6)中所述的反应温度为80-180℃，反应时间为4-6h。
本发明的原理是：本发明的低温高效催化VOCs废气降解催化剂是通过以溶胶凝胶-水热法制备的复合金属氧化物纳米管载体M1Ox-TiO2-NT为载体，并将痕量贵金属原位负载于复合氧化物上所制备的，然后VOCs废气吸附到催化剂表面进行催化活化氧化反应生成无公害的产物二氧化碳和水，添加痕量的贵金属可极大地提高所制备的催化剂的催化性能。
相对于现有的VOCs废气降解的催化剂及其制备方法，本发明的优点如下：
1)以溶胶凝胶-水热合成法制备的复合金属氧化物纳米管，具有优良的氧化还原性质，能够长期快速稳定地储存并传递活性氧物种，从而将VOCs有机物分子低温高效降解。
2)本发明以多元醇还原法负载贵金属纳米粒子，大大降低了活性组分贵金属的用量，从而减少了催化剂的成本；
3)本发明使用的催化剂制备工艺简单、贵金属负载量低，大大降低了贵金属催化剂的生产成本，使该催化剂的大规模商业化应用成为可能；同时，本发明制备的催化剂具有良好的低温高效催化活性，苯、甲苯等VOCs分子的起燃温度低于150-300℃，环己酮、环己烯及三苯的完全转化温度不超过250℃。此外，本发明制备的催化剂具有优良的高温稳定性，可在苛刻的实际工况中(300-800℃)长期使用不失活。
综上所述，本发明制备的催化剂具有生产成本低、起燃温度低、净化效率高、寿命长的特点，具有良好的应用前景。
附图说明
图1 0.5％Pt/CeOx-TiO2-NT催化剂的TEM图片和元素面扫图。
图2 0.5％Pt/CeOx-TiO2-NT催化剂的甲苯催化性能测试图。
图3 0.5％Pt/CeOx-TiO2-NT催化剂对含水蒸气和氨的甲苯废气的稳定性测试图。
具体实施方式
下面进一步结合附图和实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，示例中具体的质量、反应时间和温度、工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。实施例中未注明具体技术或条件者，均为按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购买的常规产品。
实施例：
以下所有实施例及对比例制备的催化剂均在同一套连续流动的固定床中评价其苯、甲苯等VOCs废气的催化氧化性能。具体反应条件为：常压，反应空速：120000L/(Kg·h)；VOCs废气入口浓度：5000ppm，反应温度从100℃以0.5℃/min升至400℃。
实施例1
(1)催化剂载体的制备：称取20mL钛酸丁酯(TBT)溶于30mL无水乙醇中，剧烈搅拌后加入3g CTBA搅拌至溶解制成溶液A；称取2.5526g六水合硝酸铈溶于20mL去离子水制成溶液B，在搅拌下将溶液B匀速滴入溶液A中，
用盐酸将溶液的pH值调节至3后，转移至反应釜中于140℃水热反应16h；然后冷却至室温，静置形成凝胶，所得凝胶经110℃烘干、400℃焙烧5h制得载体复合金属氧化物纳米管CeOx-TiO2-NT。
(2)贵金属纳米粒子的负载：取1g CeOx-TiO2-NT与25mL丙三醇混合均匀，超声分散0.5h；加入1.335mL 0.01g/mL的氯铂酸-丙三醇溶液，搅拌均匀后用浓度1M的氢氧化钠丙三醇溶液调节pH值为12，搅拌0.5h，开启氮气，升温至100℃反应4h，反应完成降至室温后，用1M盐酸水溶液调节pH值至3，继续搅拌6h。所得混合液经过滤、洗涤和60℃烘干后，得到0.5％Pt/CeOx-TiO2-NT。
催化剂性能评价结果见表1。
实施例2
催化剂制备参照实施例1，将步骤(1)中的盐酸换为硝酸，水热反应温度变为80℃，水热反应时间变为24h；步骤(2)中的贵金属纳米粒子的负载中的1.335mL氯铂酸-丙三醇溶液换成0.845mL的0.01g/mL的氯化钯-丙三醇溶液；其余条件相同，制得0.5％Pd/CeOx-TiO2-NT。催化剂性能评价结果见表1。
实施例3
催化剂制备参照实施例1，将步骤(1)中的盐酸换为硫酸，水热反应温度变为180℃，水热反应时间变为12h；步骤(2)中的步骤(2)贵金属纳米粒子的负载中的1.335mL氯铂酸-丙三醇溶液换成1.351mL的0.01g/mL氯化钌-丙三醇溶液。其余条件相同，制得0.5％Ru/CeOx-TiO2-NT。催化剂性能评价结果见表1。
实施例4
催化剂制备参照实施例1，将步骤(1)中的焙烧温度变为600℃，焙烧时间变为2h；将步骤(2)贵金属纳米粒子的负载中的1.335mL氯铂酸-丙三醇溶液换成1.282mL的0.01g/mL氯化铑-乙二醇溶液；其余条件相同，制得0.5％Rh/CeOx-TiO2-NT。催化剂性能评价结果见表1。
表1 0.5％M/CeOx-TiO2-NT负载微量贵金属催化剂的甲苯催化性能
实施例 Sample T10/℃ T90/℃ T99/℃
1 Pt/CeOx-TiO2-NT 152 170 205
2 Pd/CeOx-TiO2-NT 158 186 214
3 Ru/CeOx-TiO2-NT 156 179 209
4 Rh/CeOx-TiO2-NT 163 189 217
注：T10、T90和T99分别表示转化率达到10％、90％和99％时的反应温度，下同。
实施例5
催化剂制备参照实施例1，将步骤(1)催化剂载体的制备中的2.5526g六水合硝酸铈换成2.1044g硝酸锰溶液，其余条件相同，制得催化剂0.5％Pt/MnOx-TiO2-NT。催化剂性能评价结果见表2。
实施例6
催化剂制备参照实施例1，将步骤(1)催化剂载体的制备中的2.5526g六水合硝酸铈换成2.5244g硝酸锆，其余条件相同，制得催化剂0.5％Pt/ZrOx-TiO2-NT。催化剂性能评价结果见表2。
实施例7
催化剂制备参照实施例1，将步骤(1)催化剂载体的制备中的2.5526g六水合硝酸铈换成1.0576g硝酸亚铁，其余条件相同，制得催化剂0.5％Pt/FeOx-TiO2-NT。催化剂性能评价结果见表2。
表2 0.5％Pt/M1Ox-TiO2-NT催化剂的甲苯催化氧化性能
实施例 Sample T10/℃ T90/℃ T99/℃
1 Pt/CeOx-TiO2-NT 152 170 205
5 Pt/MnOx-TiO2-NT 155 174 210
6 Pt/ZrOx-TiO2-NT 163 187 219
7 Pt/FeOx-TiO2-NT 158 179 213
实施例8
催化剂制备参照实施例1，将步骤(2)贵金属纳米粒子的负载中的1.335mL氯铂酸-丙三醇溶液换成0.0267mL，其余条件相同，制得0.01％Pt/CeOx-TiO2-NT催化剂。催化剂性能评价结果见表3。
实施例9
催化剂制备参照实施例1，将步骤(2)贵金属纳米粒子的负载中的1.335mL氯铂酸-丙三醇溶液换成2.67mL，其余条件相同，制得1.0％Pt/CeOx-TiO2-NT催化剂。催化剂性能评价结果见表3。
实施例10
催化剂制备参照实施例1，将步骤(2)贵金属纳米粒子的负载中的1.335mL氯铂酸-丙三醇溶液换成4.005mL，其余条件相同，制得1.5％Pt/CeOx-TiO2-NT催化剂。催化剂性能评价结果见表3。
表3不同负载量的Pt/CeOx-TiO2-NT催化剂甲苯催化氧化性能
实施例 Pt负载量(％) T10/℃ T90/℃ T99/℃
1 0.05 152 170 205
8 0.01 172 197 228
9 1.0 149 166 203
10 1.5 153 169 208
实施例11(不同Ce/Ti比)
催化剂制备参照实施例1，将步骤(1)催化剂载体的制备中的六水合硝酸铈的量换成0.5105g，其余条件相同，制得催化剂0.5％Pt/CeOx-TiO2-NT。催化剂性能评价结果见表4。
实施例12
催化剂制备参照实施例1，将步骤(1)催化剂载体的制备中的六水合硝酸铈的量换成7.6578g，其余条件相同，制得催化剂0.5％Pt/CeOx-TiO2-NT。催化剂性能评价结果见表4。
实施例13
催化剂制备参照实施例1，将步骤(1)催化剂载体的制备中的六水合硝酸铈的量换成12.763g，其余条件相同，制得催化剂0.5％Pt/CeOx-TiO2-NT。催化剂性能评价结果见表4。
表4不同Ce/Ti比的0.5％Pt/CeOx-TiO2-NT催化剂甲苯催化氧化性能
实施例 Ce/Ti T10/℃ T90/℃ T99/℃
1 0.1 152 170 205
11 0.02 161 183 222
12 0.4 156 175 211
13 0.5 164 188 229
实施例14
催化剂制备与实施例1相同，催化剂性能测试变成：苯入口浓度：5000ppm，其余条件完全相同。催化剂性能评价结果见表5。
实施例15
催化剂制备与实施例1相同，催化剂性能测试变成：对二甲苯入口浓度：5000ppm，其余条件完全相同。催化剂性能评价结果见表5。
实施例16
催化剂制备与实施例1相同，催化剂性能测试变成：环已烯入口浓度：5000ppm，其余条件完全相同。催化剂性能评价结果见表5。
实施例17
催化剂制备与实施例1相同，催化剂性能测试变成：环己烷入口浓度：5000ppm，其余条件完全相同。催化剂性能评价结果见表5。
实施例18
催化剂制备与实施例1相同，催化剂性能测试变成：环己酮入口浓度：5000ppm，其余条件完全相同。催化剂性能评价结果见表5。
表5 0.5％Pt/CeOx-TiO2-NT催化剂的不同VOCs废气催化氧化性能
实施例 VOCs种类 T10/℃ T90/℃ T99/℃
1 甲苯 152 170 205
14 苯 143 161 184
15 对二甲苯 159 197 225
16 环己烯 157 183 212
17 环己烷 148 232 303
18 环己酮 175 194 236
实施例19
催化剂制备与实施例1相同，催化剂性能测试同实施例1，催化剂TEM图见图1，甲苯催化性能见图2。从图2可以看到，本发明制备的催化剂具有低温、高效的甲苯催化氧化性能，在高空速高浓度下，170℃左右就能将甲苯转化掉90％，200℃左右就可以将高浓度的甲苯完全降解。
实施例20
催化剂制备与实施例1相同，催化剂性能测试同实施例1，催化剂的甲苯催化性能稳定性测试见图3。如图3所示，本发明制备的催化剂对水蒸气、含氨的VOCs废气表现出了低温高活性，且具有优良的稳定性。
对比例1
催化剂制备参照实施例1，步骤(1)催化剂载体的步骤中，不添加六水合硝酸铈复合，制得的催化剂为0.5％Pt/TiO2-NT。甲苯催化性能测试见表6.
对比例2
催化剂制备参照实施例1，步骤(1)催化剂载体的步骤中，A液与B液混合后未移入水热反应釜中进行水热反应合成，制得的催化剂为0.5％Pt/CeOx-TiO2。甲苯催化性能测试见表6.
对比例3
催化剂制备参照实施例1，将步骤(2)贵金属纳米粒子的负载改成：取1gCeOx-TiO2-NT载体加入到1.335mL 0.01g/mL的氯铂酸水溶液中，静置12h后110℃烘干，空气中400℃焙烧2h，350℃纯H2中还原活化3h，制得催化剂0.5％Pt-jz/CeOx-TiO2-NT。甲苯催化性能测试见表6.
表6不同催化剂的甲苯催化氧化性能
序号 Sample T10/℃ T90/℃ T99/℃
实施例1 Pt/CeOx-TiO2-NT 152 170 205
对比例1 Pt/TiO2-NT 183 216 254
对比例2 Pt/CeOx-TiO2 185 209 247
对比例3 Pt-jz/CeOx-TiO2-NT 169 187 226

Claims (10)

1.一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂，其特征在于，所述催化剂以复合金属氧化物纳米管为载体，以贵金属为活性组分，其化学通式可表达为M/M1Ox-TiO2-NT，式中M代表贵金属Pt、Pd、Ru或Rh中的一种或两种组合，M1代表Ce、Mn、Zr或Fe中的一种，NT代表复合金属氧化物的形貌为纳米管状，0＜x≤2；所述催化剂组成中M的重量比为0.01％～1.5％，优选为0.05％～1.0％，余量为复合金属氧化物纳米管M1Ox-TiO2-NT，其中M1和Ti的摩尔比为0.02～0.5，优选为0.05～0.4。
2.如权利要求1所述的低温高效催化VOCs废气降解的催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)将钛酸丁酯溶于乙醇，所得混合物搅拌后加入十六烷基三甲基溴化铵CTAB制成溶液A；
2)将M1前驱盐溶于水制成溶液B；
3)将溶液B加入溶液A中，用酸调节混合溶液pH值至1-3；
4)将步骤3)中得到的混合溶液转移至反应釜中进行水热反应；
5)将步骤4)中得到的水热反应产物冷却至室温后静置形成凝胶，所得凝胶烘干后经焙烧制得复合金属氧化物纳米管载体M1Ox-TiO2-NT；
6)将步骤5)中制备的复合金属氧化物纳米管载体M1Ox-TiO2-NT与溶剂混合均匀后移入反应釜中，往反应釜中加入含贵金属M的溶液，所得混合物用碱溶液调节pH值至10-14，然后进行反应；
7)将步骤6)中的反应产物冷却至室温后用酸调节pH值至1-3，继续搅拌6-10h；
8)将步骤7)中的反应产物经过滤、洗涤和干燥即可制得所述低温高效催化VOCs废气降解的催化剂。
3.如权利要求2所述低温高效催化VOCs废气降解的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述的水热反应温度为80-180℃，水热反应时间为12-24h。
4.如权利要求2所述低温高效催化VOCs废气降解的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述的焙烧温度为400℃-600℃，焙烧时间为2-5h。
5.如权利要求2所述低温高效催化VOCs废气降解的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)和步骤7)中所述的酸为硝酸、盐酸或硫酸中的一种。
6.如权利要求2所述低温高效催化VOCs废气降解的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤6)中所述的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾的醇溶液。
7.如权利要求2所述低温高效催化VOCs废气降解的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤6)中所述的溶剂为乙二醇或丙三醇中的一种。
8.如权利要求2所述低温高效催化VOCs废气降解的催化剂的制备方法，其特征在于，所述含M1的前驱盐选自硝酸亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸锰、醋酸锰、氯化锰、草酸锰、硝酸锆、醋酸锆、硫酸锆、硝酸锰、硝酸铈、硫酸铈或醋酸铈中的一种或几种。
9.如权利要求2所述低温高效催化VOCs废气降解的催化剂的制备方法，其特征在于，所述贵金属M选自氯化钌、氯化钯、氯化铑和氯铂酸中的一种或几种。
10.如权利要求2所述低温高效催化VOCs废气降解的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤6)中所述的反应温度为80-180℃，反应时间为4-6h。
CN201810386236.1A 2018-04-26 2018-04-26 一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法 Active CN108671917B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810386236.1A CN108671917B (zh) 2018-04-26 2018-04-26 一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810386236.1A CN108671917B (zh) 2018-04-26 2018-04-26 一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108671917A true CN108671917A (zh) 2018-10-19
CN108671917B CN108671917B (zh) 2021-02-19

Family

ID=63801233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810386236.1A Active CN108671917B (zh) 2018-04-26 2018-04-26 一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108671917B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109201077A (zh) * 2018-11-02 2019-01-15 李其忠 降解制药行业VOCs废气的催化剂及其制备方法
CN109201028A (zh) * 2018-11-02 2019-01-15 李其忠 降解化工染料行业VOCs废气的催化剂及其制备方法
CN109453787A (zh) * 2018-12-06 2019-03-12 章立兰 可以高效分解甲醛、甲苯的MWCNT负载PtFe-TiO2催化剂的制备方法
CN109621954A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 福州大学 一种Mn、Pd掺杂TiO2的催化剂制备方法及其应用
CN110694619A (zh) * 2019-10-18 2020-01-17 苏州大学 负载铂和钌双金属的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用
CN110711577A (zh) * 2019-10-11 2020-01-21 北京工业大学 一种PtRu部分嵌入三维有序大孔Ce0.7Zr0.3O2的高稳定性催化剂
CN110743545A (zh) * 2019-09-29 2020-02-04 浙江工业大学 一种环氧乙烷双活性位燃烧催化剂及其制备与应用
CN113522258A (zh) * 2020-04-21 2021-10-22 中国科学院广州能源研究所 一种高效光催化氧化VOCs的催化剂的制备方法
CN113522014A (zh) * 2020-04-21 2021-10-22 中国科学院广州能源研究所 光催化耦合催化燃烧快速处理高浓度有机气体的方法
CN113731407A (zh) * 2021-10-13 2021-12-03 厦门大学 一种TiO2基贵金属催化剂及其制备方法和应用
CN113797935A (zh) * 2021-10-14 2021-12-17 常州汇清环保科技有限公司 一种用于低温高效处理VOCs的催化剂及其制备方法
CN114950467A (zh) * 2021-02-22 2022-08-30 复旦大学 一种VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140087378A (ko) * 2012-12-28 2014-07-09 재단법인 포항산업과학연구원 혼합용액을 이용한 Ｔｉ０２ 나노튜브 합성방법
US20160045908A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Council Of Scientific & Industrial Research CuO - TiO2 NANOCOMPOSITE PHOTOCATALYST FOR HYDROGEN PRODUCTION, PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF
CN106076113A (zh) * 2016-08-08 2016-11-09 中国科学院广州能源研究所 一种低温氧化降解有机气体的方法
CN106540693A (zh) * 2016-09-30 2017-03-29 浙江天蓝环保技术股份有限公司 一种低温协同降解二噁英和NOx的催化剂及其制备方法
US20170165640A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-15 Instituto Mexicano Del Petroleo NANOSTRUCTURED BINARY OXIDE TiO2/Al2O3 WITH STABILIZED ACIDITY AS CATALYTIC SUPPORT AND ITS SYNTHESIS PROCESS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140087378A (ko) * 2012-12-28 2014-07-09 재단법인 포항산업과학연구원 혼합용액을 이용한 Ｔｉ０２ 나노튜브 합성방법
US20160045908A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Council Of Scientific & Industrial Research CuO - TiO2 NANOCOMPOSITE PHOTOCATALYST FOR HYDROGEN PRODUCTION, PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF
US20170165640A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-15 Instituto Mexicano Del Petroleo NANOSTRUCTURED BINARY OXIDE TiO2/Al2O3 WITH STABILIZED ACIDITY AS CATALYTIC SUPPORT AND ITS SYNTHESIS PROCESS
CN106076113A (zh) * 2016-08-08 2016-11-09 中国科学院广州能源研究所 一种低温氧化降解有机气体的方法
CN106540693A (zh) * 2016-09-30 2017-03-29 浙江天蓝环保技术股份有限公司 一种低温协同降解二噁英和NOx的催化剂及其制备方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109201028A (zh) * 2018-11-02 2019-01-15 李其忠 降解化工染料行业VOCs废气的催化剂及其制备方法
CN109201077A (zh) * 2018-11-02 2019-01-15 李其忠 降解制药行业VOCs废气的催化剂及其制备方法
CN109453787A (zh) * 2018-12-06 2019-03-12 章立兰 可以高效分解甲醛、甲苯的MWCNT负载PtFe-TiO2催化剂的制备方法
CN109621954A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 福州大学 一种Mn、Pd掺杂TiO2的催化剂制备方法及其应用
CN109621954B (zh) * 2018-12-13 2021-04-02 福州大学 一种Mn、Pd掺杂TiO2的催化剂制备方法及其应用
CN110743545A (zh) * 2019-09-29 2020-02-04 浙江工业大学 一种环氧乙烷双活性位燃烧催化剂及其制备与应用
CN110711577A (zh) * 2019-10-11 2020-01-21 北京工业大学 一种PtRu部分嵌入三维有序大孔Ce0.7Zr0.3O2的高稳定性催化剂
CN110711577B (zh) * 2019-10-11 2022-07-29 北京工业大学 一种PtRu部分嵌入三维有序大孔Ce0.7Zr0.3O2的高稳定性催化剂
CN110694619B (zh) * 2019-10-18 2022-07-19 苏州大学 负载铂和钌双金属的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用
CN110694619A (zh) * 2019-10-18 2020-01-17 苏州大学 负载铂和钌双金属的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用
CN113522258A (zh) * 2020-04-21 2021-10-22 中国科学院广州能源研究所 一种高效光催化氧化VOCs的催化剂的制备方法
CN113522014A (zh) * 2020-04-21 2021-10-22 中国科学院广州能源研究所 光催化耦合催化燃烧快速处理高浓度有机气体的方法
CN113522258B (zh) * 2020-04-21 2023-10-10 中国科学院广州能源研究所 一种高效光催化氧化VOCs的催化剂的制备方法
CN114950467A (zh) * 2021-02-22 2022-08-30 复旦大学 一种VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法和应用
CN113731407B (zh) * 2021-10-13 2022-04-26 厦门大学 一种TiO2基贵金属催化剂及其制备方法和应用
CN113731407A (zh) * 2021-10-13 2021-12-03 厦门大学 一种TiO2基贵金属催化剂及其制备方法和应用
CN113797935A (zh) * 2021-10-14 2021-12-17 常州汇清环保科技有限公司 一种用于低温高效处理VOCs的催化剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108671917B (zh) 2021-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108671917A (zh) 一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法
Bi et al. Non-oxide supported Pt-metal-group catalysts for efficiently CO and toluene co-oxidation: Difference in water resistance and degradation intermediates
CN106582655B (zh) 一种高分散易还原负载型镍-铝催化剂的制备方法
CN109201048A (zh) 一种单原子催化剂及其制备方法
CN110327929A (zh) 一种钴铝水滑石衍生复合氧化物及其制备方法与应用
CN111229235A (zh) NiO/MgAl2O4催化剂及其制备方法和应用
Sun et al. Achieving efficient toluene oxidation over metal–organic framework-derived Pt/CeO2-Co3O4 catalyst
Yi et al. Palladium particles supported on porous CeMnO3 perovskite for catalytic oxidation of benzene
JP2007252989A (ja) 一酸化炭素メタネーション用触媒および該触媒を用いた一酸化炭素のメタネーション方法
CN113198459A (zh) 一种用于低温催化燃烧的催化剂及其制备方法和应用
Zhou et al. Enhanced Catalytic Combustion Performance of Toluene over a Novel Co–CeO x Monolith Catalyst
Xie et al. High-efficient oxidation removal of ethanol from air over ordered mesoporous Co3O4/KIT-6 catalyst
CN113797935A (zh) 一种用于低温高效处理VOCs的催化剂及其制备方法
CN107442117B (zh) 一种尾气净化用催化剂
CN102658137B (zh) 一种铈锆钯纳米粉体催化剂及其制备和应用
Zeng et al. Morphologically uniform Pd/FexMn3− xO4-HP interfaces as the high-performance model catalysts for catalytic combustion of volatile organic compound
CN108636417A (zh) 一种脱除no的金属氧化物催化剂及其制备方法
CN108499568B (zh) 一种加压二氧化碳重整甲烷的镍基催化剂
CN113083324B (zh) 一种用于室温甲醛氧化催化剂及其制备方法
CN110075837A (zh) 金属-钛酸复合氧化物的制备方法及应用
Li et al. Oxygen defect–rich binary Co–Mn oxides derived from MOFs with hexanuclear SBUs synthesized based on a mechanochemistry approach for total oxidation of propane
CN115318286B (zh) 一种用于丙烷催化燃烧的铂催化剂及其制备方法和应用
Ju et al. Engineering oxygen vacancy in (001)-dominated TiO2 for enhanced CH4 photocatalytic conversion
CN115722220A (zh) 一种催化氧化催化剂及其制备方法和应用
Liu et al. Investigation on removal of multi-component volatile organic compounds in a two-stage plasma catalytic oxidation system-Comparison of X (X= Cu, Fe, Ce and La) doped Mn2O3 catalysts

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