CN108889307A - 一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法及所制备催化剂的应用 - Google Patents

一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法及所制备催化剂的应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于催化剂领域，尤其涉及一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法及所制备催化剂的应用，该制备方法，包括以下步骤：A、溶液配制：将可溶性钴盐、铈盐、镧盐、锰盐与铜盐加入水中混匀，得到溶液；B、浸渍：将堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤A中得到的溶液中完全浸没，然后取出晾干；C、涂覆：将步骤A中得到的溶液涂覆于晾干后的堇青石蜂窝陶瓷载体表面，然后进行烘干、煅烧，即得产品；本发明制备方法简单，制备得到的催化剂活性高，催化燃烧挥发性有机物效率高，转化温度更低，稳定性好，抗中毒性好，使用寿命长，成本低，适用性范围广，无二次污染，可回收利用。

Description

一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法及所 制备催化剂的应用
技术领域
本发明属于催化剂领域，尤其涉及一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法及所制备催化剂的应用。
背景技术
VOCs(volatile organic compounds)挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于133.32Pa、常压下沸点在50-260℃以下的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。
VOCs催化燃烧是一个典型的气-固催化反应，其实质是在一定温度下将吸附在催化剂表面的VOCs和O2发生反应，生成无害的CO2和H2O，并释放反应热的过程。
VOCs催化燃烧是在温度为350℃下的无火焰燃烧，与热力燃烧相比，可同时降低能耗和NOx等二次污染物的排放。
目前，贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂、复合氧化物催化剂在VOCs催化燃烧法中比较常见。
贵金属催化剂主要是钯、铂、铑等贵金属为主要活性物质，这类催化剂通常附在在载体上，其活性高、选择性好，但由于其资源稀缺、价格昂贵，且处理含S、Cl、As等VOCs时容易中毒(催化剂中毒)。
过渡金属氧化物催化剂常见的有MgOx、CuOx、CoOx等，这类过渡金属氧化物对CH4等烃类和CO的氧化都具有催化活性，但对苯类、环己酮、苯乙烯等催化活性不高，过渡金属氧化物催化剂优点是价格便宜、资源丰富，缺点是催化活性比较单一，只能针对特定的部分挥发性有机物，且催化活性有限。
因此目前催化剂在催化燃烧VOCs时，其催化剂易中毒，VOCs转化率低，成本高，稳定性较差。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法及所制备催化剂的应用，其制备方法简单，制备得到的催化剂活性高，催化燃烧挥发性有机物效率高，转化温度更低，稳定性好，抗中毒性好，使用寿命长，成本低，适用性范围广，无二次污染，可回收性强。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法，包括以下步骤：
A、溶液配制：将可溶性钴盐、铈盐、镧盐、锰盐与铜盐加入水中，在温度为20-30℃混匀，得到溶液；
B、浸渍：将堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤A中得到的溶液中完全浸没，然后取出晾干，该堇青石蜂窝陶瓷载体其长为100mm，宽为100mm，高为50mm，其孔道内径为200目；
C、涂覆：将步骤A中得到的溶液涂覆于晾干后的堇青石蜂窝陶瓷载体表面，然后进行烘干、煅烧，即得产品。
本发明的有益效果是：本发明制备方法简单，制备得到的催化剂活性高，催化燃烧挥发性有机物效率高，转化温度更低，稳定性好，抗中毒性好，使用寿命长，成本低，适用性范围广，无二次污染，可回收强。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，在步骤A中，所述钴盐、铈盐、镧盐、锰盐与铜盐均为硝酸盐。
进一步，在步骤A中，所述溶液中铜盐、锰盐、铈盐、钴盐与镧盐的摩尔浓度比为(0.01-0.5)：(0.02-0.3)：(0.02-0.8)：(0.001-0.5)：(0.001-0.05)。
进一步，在步骤A中，所述混合温度为20-30℃。
进一步，在步骤B中，所述浸没时间为0.5-2h，温度为20-30℃。
进一步，在步骤C中，所述烘干温度设置为80-110℃，时间为12-36h。
进一步，在步骤C中，所述煅烧温度为500-550℃，升温速率为7-10℃/min，当升温至煅烧温度为500-550℃时，保温2-3h后自然冷却。
本发明提供一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法制得的复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂。
本发明还提供一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂在挥发性有机物催化燃烧中的应用。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的催化剂电镜图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
A、溶液配制：将可溶性钴盐、铈盐、镧盐、锰盐与铜盐加入水中在20℃温度条件下混匀，得到溶液，所述溶液中铜盐、锰盐、铈盐、钴盐与镧盐的摩尔浓度比为0.01：0.02：0.02：0.01：0.001；
B、浸渍：将堇青石蜂窝陶瓷载体放入20℃温度条件下步骤A中得到的溶液中，完全浸没0.5h，然后取出晾干；
C、涂覆：将步骤A中得到的溶液涂覆于晾干后的堇青石蜂窝陶瓷载体表面，然后在80℃温度条件下烘干12h，再加入马弗炉中煅烧，其煅烧温度为500℃，升温速率为7℃/min，当升温至煅烧温度为500℃时，在马弗炉内保温2h后，打开马弗炉自然冷却，即得产品。
实施例2
A、溶液配制：将可溶性钴盐、铈盐、镧盐、锰盐与铜盐加入水中在30℃温度条件下混匀，得到溶液，所述溶液中铜盐、锰盐、铈盐、钴盐与镧盐的摩尔浓度比为0.5：0.3：0.8：0.06：0.05；
B、浸渍：将堇青石蜂窝陶瓷载体放入30℃温度条件下步骤A中得到的溶液中，完全浸没2h，然后取出晾干；
C、涂覆：将步骤A中得到的溶液涂覆于晾干后的堇青石蜂窝陶瓷载体表面，然后在110℃温度条件下烘干36h，再加入马弗炉中煅烧，其煅烧温度为550℃，升温速率为10℃/min，当升温至煅烧温度为550℃时，在马弗炉内保温3h后，打开马弗炉自然冷却，即得产品。
实施例3
A、溶液配制：将可溶性钴盐、铈盐、镧盐、锰盐与铜盐加入水中在20-30℃温度条件下混匀，得到溶液，所述溶液中铜盐、锰盐、铈盐、钴盐与镧盐的摩尔浓度比为0.2：0.1：0.3：0.09：0.03；
B、浸渍：将堇青石蜂窝陶瓷载体放入25℃温度条件下步骤A中得到的溶液中，完全浸没1h，然后取出晾干；
C、涂覆：将步骤A中得到的溶液涂覆于晾干后的堇青石蜂窝陶瓷载体表面，然后在100℃温度条件下烘干24h，再加入马弗炉中煅烧，其煅烧温度为530℃，升温速率为8℃/min，当升温至煅烧温度为530℃时，在马弗炉内保温2.5h后，打开马弗炉自然冷却，即得产品。
实施例4
A、溶液配制：将可溶性钴盐、铈盐、镧盐、锰盐与铜盐加入水中在28℃温度条件下混匀，得到溶液，所述溶液中铜盐、锰盐、铈盐、钴盐与镧盐的摩尔浓度比为0.4：0.2：0.6：0.2：0.02；
B、浸渍：将堇青石蜂窝陶瓷载体放入28℃温度条件下步骤A中得到的溶液中，完全浸没1.5h，然后取出晾干；
C、涂覆：将步骤A中得到的溶液涂覆于晾干后的堇青石蜂窝陶瓷载体表面，然后在100℃温度条件下烘干30h，再加入马弗炉中煅烧，其煅烧温度为520℃，升温速率为9℃/min，当升温至煅烧温度为520℃时，在马弗炉内保温2后，打开马弗炉自然冷却，即得产品。
将实施例1制备得到催化剂进行活性测试，具体如下表1与表2。
试验1：测试的条件：进气浓度1000ppm，进气流量1000mL/min，空速10000h-1各催化剂体积均为6mL，其具体如下表1所示：
表1
试验2：各催化剂活性评价在连续流动固定床石英管反应器中进行，反应器内径为22mm，其原料气空速为15000h-1，反应温度均为230℃，其具体如下表2所示：
表2
在表1与表2中贵金属催化剂为钯，过渡金属氧化物催化剂为MgOx，通过表1与表2可知本发明实施例1制备得到的催化剂总体来说其活性高，催化燃烧挥发性有机物效率高，转化温度低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、溶液配制：将可溶性钴盐、铈盐、镧盐、锰盐与铜盐加入水中混匀，得到溶液；
B、浸渍：将堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤A中得到的溶液中完全浸没，然后取出晾干；
C、涂覆：将步骤A中得到的溶液涂覆于晾干后的堇青石蜂窝陶瓷载体表面，然后进行烘干、煅烧，即得产品。
2.根据权利要求1一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述钴盐、铈盐、镧盐、锰盐与铜盐均为硝酸盐。
3.根据权利要求1一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述溶液中铜盐、锰盐、铈盐、钴盐与镧盐的摩尔浓度比为(0.01-0.5)：(0.02-0.3)：(0.02-0.8)：(0.001-0.5)：(0.001-0.05)。
4.根据权利要求1一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述混合温度为20-30℃。
5.根据权利要求1一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤B中，所述浸没时间为0.5-2h，温度为20-30℃。
6.根据权利要求1一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤C中，所述烘干温度设置为80-110℃，时间为12-36h。
7.根据权利要求1一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤C中，所述煅烧温度为500-550℃，升温速率为7-10℃/min，当升温至煅烧温度为500-550℃时，保温2-3h后自然冷却。
8.一种如权利要求1-7任一项所述一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂的制备方法制得的复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂。
9.一种如权利要求8所述一种复合型非贵金属氧化物催化燃烧催化剂在挥发性有机物催化燃烧中的应用。
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CN110787808A (zh) * 2019-11-11 2020-02-14 北京佳安氢源科技股份有限公司 一种新型氢催化燃烧非贵金属催化剂的制备方法

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