CN111672506A - 一种金属基整体式催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种金属基整体式催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111672506A
CN111672506A CN202010535514.2A CN202010535514A CN111672506A CN 111672506 A CN111672506 A CN 111672506A CN 202010535514 A CN202010535514 A CN 202010535514A CN 111672506 A CN111672506 A CN 111672506A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
atomization
oxygen
monolithic catalyst
flame
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
CN202010535514.2A
Other languages
English (en)
Inventor
陈运法
赵峰
韩宁
李双德
王安琪
岳仁亮
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.)
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Process Engineering 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 Institute of Process Engineering of CAS filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN202010535514.2A priority Critical patent/CN111672506A/zh
Publication of CN111672506A publication Critical patent/CN111672506A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/349Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of flames, plasmas or lasers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8671Removing components of defined structure not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8668
    • B01D53/8675Ozone
    • 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
    • B01J23/48Silver or gold
    • B01J23/50Silver
    • 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
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/72Copper
    • 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
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/75Cobalt
    • 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
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/755Nickel
    • 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
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts 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
    • B01J23/84Catalysts 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 arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/86Chromium
    • B01J23/862Iron and chromium
    • 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
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts 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
    • B01J23/84Catalysts 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 arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8892Manganese
    • 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
    • B01J37/0225Coating of metal substrates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

本发明涉及一种金属基整体式催化剂及其制备方法,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂。通过对制备工艺的设计,使得制备过程中金属基体里金属元素的向外溶出会形成氧化物中间层,氧化物中间层提升了所得金属基整体式催化剂中催化涂层和金属基体的结合力同时增强了催化剂的活性,提高催化剂对臭氧的分解能力。

Description

一种金属基整体式催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及臭氧催化领域,具体涉及一种金属基整体式催化剂及其制备方法。
背景技术
臭氧是一种常见的室内气态污染物。室内臭氧的污染除了室外臭氧的侵入,还来源于复印机、激光打印机和臭氧消毒机等一些现代设备的排放。室内臭氧的污染给人类带来了诸多健康问题,包括肺功能下降,增加如哮喘等呼吸道疾病的发生频率。由于其毒性,美国职业安全与健康管理局(OSHA,United States)将人类在8小时内对臭氧的最大允许暴露量设定为0.10ppm。《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)要求室内臭氧浓度不得超过0.16mg/m3(0.07ppm)。因此,迫切需要开发消除室内臭氧的有效方法,以保护人类健康免受环境中日益增加的臭氧暴露的影响。
在诸多控制臭氧污染的技术中,催化氧化由于其温和的使用条件,高效的净化效率以及低廉的成本从而得到了广泛的应用。Cu2O(Gong,Li et al.2017),Ag2O(Imamura,Ikebata et al.1991)和NiO(Stoyanova,Konova et al.2006)等P型金属氧化物催化剂对臭氧有良好的催化降解能力。但是,这些粉体催化剂在实际应用时,通常需要进一步制成颗粒或者涂敷在多孔载体上,使得整体式催化剂的制备步骤繁琐。此与同时,从工程角度来看,金属整体式催化剂由于其尺寸小、压降低、传质传热高效,因此较粉末催化剂和颗粒催化剂在应用中更具优势。但是,由于金属基体表面光滑、比表面积小,且催化剂陶瓷涂层与基体由于热膨胀系数不匹配,因此存在涂层在金属基体上牢固度不高等问题。
如CN107983348A公开了一种臭氧分解P型金属氧化物Cu2O整体式催化剂的制备方法,此方法需要多个步骤。首先使用抗坏血酸、甲醛等还原剂在碱性环境中还原铜得到沉淀,沉淀再然后经过离心、多次洗涤得到浆料,最后再将基体浸渍于浆料烘干得到催化剂。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种金属基整体式催化剂及其制备方法,通过本发明所得的催化剂,制备过程中金属基体里金属元素的向外溶出会形成氧化物中间层,提升催化涂层和金属基体的结合力同时增强了催化剂的活性,提高催化剂对臭氧的分解能力。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种金属基整体式催化剂的制备方法,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂。
通过对制备工艺的设计,使得制备过程中金属基体里金属元素的向外溶出会形成氧化物中间层,氧化物中间层提升了所得金属基整体式催化剂中催化涂层和金属基体的结合力同时增强了催化剂的活性,提高催化剂对臭氧的分解能力。
本发明中的中间层不同于传统的涂层和金属基体物理型的结合方式,而是属于化学反应型的结合,因此催化涂层和金属基体的结合力强。其次基体金属的溶出形成的金属氧化物可以和沉积的催化涂层的氧化物相互之间形成协同效应,增强对臭氧的分解能力。
作为本发明优选的技术方案,所述前驱液中溶剂为液相标准燃烧焓≤4600kJ/mol的有机溶液,例如可以是4600kJ/mol、4400kJ/mol、4200kJ/mol、4000kJ/mol、3800kJ/mol、3600kJ/mol、3400kJ/mol、3200kJ/mol、3000kJ/mol、2000kJ/mol或1000kJ/mol等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
所述前驱液的溶剂可选的可以是乙酸、丙酸、丁酸、甲醇、乙醇、乙二醇、1-丙醇、异丙醇、丙酮或甲苯等中的1种或至少2种的组合。
所述组合可以是乙酸和乙醇的组合,丙酮和甲苯的组合,甲醇和乙醇的组合,乙二醇和丙酮的组合,甲醇和丁酸的组合,1-丙醇或异丙醇的组合等,但不限于所列举的组合,该范围内其他未列举的组合同样适用。本发明中,所述组合后的溶剂也需满足液相标准燃烧焓≤4600kJ/mol。
作为本发明优选的技术方案,所述前驱液的溶质包括催化剂活性元素的无机盐和/或有机盐。
优选地,所述催化剂活性元素包括铜、镍、锰、铁、钴或银的1种或至少2种的组合。
所述组合可以是铜和镍的组合,锰和铁的组合,钴和银的组合等,但不限于所列举的组合,该范围内其他未列举的组合同样适用。
优选地,所述有机盐包括羧酸盐和/或乙酰丙酮盐。
所述组合可以是羧酸盐和乙酰丙酮盐的组合,乙酰丙酮盐和烷氧酸的组合等,但不限于所列举的组合,该范围内其他未列举的组合同样适用。
优选地,所述无机盐包括硝酸盐和/或碳酸盐。
优选地,所述前驱液中溶质的浓度≤2mol/L,例如可以是2mol/L、1.9mol/L、1.8mol/L、1.7mol/L、1.6mol/L、1.5mol/L、1.4mol/L、1.3mol/L、1.2mol/L、1.1mol/L、1mol/L或0.5mol/L等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为5-30cm,例如可以是5cm、10cm、15cm、20cm、25cm或30cm等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述雾化中前驱液的送液速率为1-15mL/min,例如可以是1mL/min、2mL/min、3mL/min、4mL/min、5mL/min、6mL/min、7mL/min、8mL/min、9mL/min、10mL/min、11mL/min、12mL/min、13mL/min、14mL/min或15mL/min等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述雾化中的雾化介质为氧气。
优选地,所述雾化中氧气的流量为1.5-15L/min,例如可以是1.5L/min、2L/min、3L/min、4L/min、5L/min、6L/min、7L/min、8L/min、9L/min、10L/min、11L/min、12L/min、13L/min、14L/min或15L/min等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述火焰场通过燃烧可燃气体提供。
优选地,所述火焰场的温度为1000-2600℃,例如可以是1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃、1500℃、1600℃、1700℃、1800℃、1900℃、2000℃、2100℃、2200℃、2300℃、2400℃、2500℃或2600℃等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述可燃气体的燃烧低热值<80MJ/Nm3,例如可以是79MJ/Nm3、75MJ/Nm3、70MJ/Nm3、65MJ/Nm3、60MJ/Nm3、55MJ/Nm3、50MJ/Nm3、45MJ/Nm3、40MJ/Nm3或30MJ/Nm3等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述可燃气体的流量为0.5-5L/min,例如可以是0.5L/min、1L/min、1.5L/min、2L/min、2.5L/min、3L/min、3.5L/min、4L/min、4.5L/min或5L/min等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中,所述可燃气体可以是甲烷、乙炔、乙烯、硫化氢、一氧化碳或氢气中的1种或至少2种的组合。
所述组合可以是甲烷和乙炔的组合,氢气和乙炔的组合,乙烯和一氧化碳的组合等,但不限于所列举的组合,该范围内其他未列举的组合同样适用。本发明中,所述组合后的可燃气体的燃烧低热值也需<80MJ/Nm3
优选地,所述燃烧时的助燃气为氧气。
优选地,所述氧气的流量为1-10L/min,例如可以是1L/min、2L/min、3L/min、4L/min、5L/min、6L/min、7L/min、8L/min、9L/min或10L/min等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述沉积的时间为1-60min,例如可以是1min、2min、3min、4min、5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述金属基体包括多孔的铜基、镍基、银基或铁基金属中的1种。
本发明中,所述多孔铜基金属可以是泡沫铜、蜂窝铜、铜网。
本发明中,所述多孔镍基金属可以是泡沫镍、泡沫镍铁、蜂窝镍、镍网。
本发明中,所述多孔铁基金属可以是泡沫铁、泡沫钢、蜂窝铁、蜂窝铁铬铝、铁网、钢网。
本发明中,所述多孔银基金属可以是泡沫银、蜂窝银、银网。
本发明中选用的多孔金属(铜、镍、铁及银)和活性组分(铜、镍、锰、铁、钴及银)的选择使得多孔金属在制备催化剂的过程中多孔金属表面会形成氧化物且活性组分变为p型金属氧化物,进而通过氧化物和活性组分之间存在协同增效的作用,进而增强了催化剂的性能。
作为本发明优选的技术方案,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂;
其中,所述前驱液中溶剂为液相标准燃烧焓≤4600kJ/mol的有机溶液;所述前驱液的溶质包括催化剂活性元素的无机盐和/或有机盐;所述催化剂活性元素包括铜、镍、锰、铁、钴或银的1种或至少2种的组合;所述有机盐包括羧酸盐和/或乙酰丙酮盐;所述无机盐包括硝酸盐和/或碳酸盐;所述前驱液中溶质的浓度≤2mol/L;所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为5-30cm;所述雾化中前驱液的送液速率为1-15mL/min;所述雾化中的雾化介质为氧气;所述雾化中氧气的流量为1.5-15L/min;所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;所述火焰场的温度为1000-2600℃;所述可燃气体的燃烧低热值<80MJ/Nm3;所述可燃气体的流量为0.5-5L/min;所述燃烧时的助燃气为氧气;所述氧气的流量为1-10L/min;所述沉积的时间为1-60min;所述金属基体包括多孔的铜基、镍基、银基或铁基金属中的1种。
第二方面,本发明提供如第一方面所述制备方法所得金属基整体式催化剂,所述金属基整体式催化剂的失重率为0.38-1.07%,对臭氧的净化效率为90%以上。
本发明中,所述金属基整体式催化剂包括CuOx/泡沫铜、NiOx/泡沫镍、MnOx/泡沫铜、FeOx/FeCrAl蜂窝、CoOx/泡沫铜、FeOx/泡沫铁镍或AgOx/泡沫铜等,但不限于所列举的类别,还包括其他本发明方案可得到的组合。
本发明中,所述金属基整体式催化剂的失重率为0.38-1.07%,例如可以是0.38%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%、0.8%、0.85%、0.9%、1%或1.07%等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中,所述金属基整体式催化剂对臭氧的净化效率为90%以上,例如可以是90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%等,但不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术方案相比,本发明至少具有以下有益效果:
(1)所得金属基整体式催化剂中的基体金属在高温下形成的氧化物增强了催化涂层和金属基体的结合力及催化剂的活性,提高催化剂对臭氧的分解能力。
(2)所得到的金属基整体式催化剂的上载率≥1.47%,失重率为0.38-1.07%,对臭氧的净化效率为90%以上。
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,本发明的典型但非限制性的实施例如下:
实施例1
本实施例提供一种金属基整体式催化剂(CuOx/泡沫铜),所述金属基整体式催化剂的上载率为2.23%,失重率为1.07%。
所述金属基整体式催化剂的制备方法,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂;
其中,所述前驱液为含有乙酸铜的丙酸溶液;所述前驱液中乙酸铜的浓度为1mol/L;所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为25cm;所述雾化中前驱液的送液速率为10mL/min所述雾化中的雾化介质为氧气;所述雾化中氧气的流量为5L/min;所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;所述火焰场的温度为1500℃;所述可燃气体为甲烷;所述甲烷的流量为1.5L/min;所述燃烧时的助燃气为氧气;所述氧气的流量为3L/min;所述沉积的时间为4min;所述金属基体为泡沫铜(100ppi)。
对臭氧的净化效率为93.59%。
实施例2
本实施例提供一种金属基整体式催化剂(NiOx/泡沫镍),所述金属基整体式催化剂的上载率为3.21%,失重率为0.56%。
所述金属基整体式催化剂的制备方法,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂;
其中,所述前驱液为含有乙酸镍的丙酸溶液;所述前驱液中乙酸镍的浓度为0.8mol/L;所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为5cm;所述雾化中前驱液的送液速率为7mL/min;所述雾化中的雾化介质为氧气;所述雾化中氧气的流量为10L/min;所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;所述火焰场的温度为2600℃;所述可燃气体为甲烷;所述甲烷的流量为4.5L/min;所述燃烧时的助燃气为氧气;所述氧气的流量为7L/min;所述沉积的时间为25min;所述金属基体为泡沫镍(120ppi)。
对臭氧的净化效率为99.95%。
实施例3
本实施例提供一种金属基整体式催化剂(MnOx/泡沫铜),所述金属基整体式催化剂的上载率为3.39%,失重率为0.38%。
所述金属基整体式催化剂的制备方法,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂;
其中,所述前驱液为含有乙酸锰的丙酸溶液;所述前驱液中金属氧化物的浓度为1.5mol/L;所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为15cm;所述雾化中前驱液的送液速率为12mL/min;所述雾化中的雾化介质为氧气;所述雾化中氧气的流量为2L/min;所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;所述火焰场的温度为1000℃;所述可燃气体为甲烷;所述甲烷的流量为3L/min;所述燃烧时的助燃气为氧气;所述氧气的流量为10L/min;所述沉积的时间为45min;所述金属基体为泡沫铜(100ppi)。
对臭氧的净化效率为90.90%。
实施例4
本实施例提供一种金属基整体式催化剂(FeOx/FeCrAl蜂窝),所述金属基整体式催化剂的上载率为1.94%,失重率为0.83%。
所述金属基整体式催化剂的制备方法,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂;
其中,所述前驱液为含有乙酸铁的丙酸溶液;所述前驱液中金属氧化物的浓度为0.5mol/L;所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为7cm;所述雾化中前驱液的送液速率为1mL/min;所述雾化中的雾化介质为氧气;所述雾化中氧气的流量为15L/min;所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;所述火焰场的温度为1000℃;所述可燃气体为甲烷;所述甲烷的流量为0.5L/min;所述燃烧时的助燃气为氧气;所述氧气的流量为3L/min;所述沉积的时间为10min;所述金属基体为FeCrAl蜂窝(200目)。
对臭氧的净化效率为96.56%以上。
实施例5
本实施例提供一种金属基整体式催化剂(CoOx/泡沫铜),所述金属基整体式催化剂的上载率为2.42%,失重率为0.88%。
所述金属基整体式催化剂的制备方法,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂;
其中,所述前驱液为含有乙酸钴的丙酸溶液;所述前驱液中金属氧化物的浓度为1.5mol/L;所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为20cm;所述雾化中前驱液的送液速率为5mL/min;所述雾化中的雾化介质为氧气;所述雾化中氧气的流量为10L/min;所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;所述火焰场的温度为1300℃;所述可燃气体为甲烷;所述甲烷的流量为1.5L/min;所述燃烧时的助燃气为氧气;所述氧气的流量为3L/min;所述沉积的时间为5min;所述金属基体为泡沫铜(100ppi)。
对臭氧的净化效率为100%。
实施例6
本实施例提供一种金属基整体式催化剂(FeOx/泡沫铁镍),所述金属基整体式催化剂的上载率为1.47%,失重率为0.41%。
所述金属基整体式催化剂的制备方法,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂;
其中,所述前驱液为含有乙酸铁的丙酸溶液;所述前驱液中金属氧化物的浓度为1.8mol/L;所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为25cm;所述雾化中前驱液的送液速率为13mL/min;所述雾化中的雾化介质为氧气;所述雾化中氧气的流量为5L/min;所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;所述火焰场的温度为2400℃;所述可燃气体为甲烷;所述甲烷的流量为4.5L/min;所述燃烧时的助燃气为氧气;所述氧气的流量为9L/min;所述沉积的时间为5min;所述金属基体为泡沫铁镍(100ppi)。
对臭氧的净化效率为99.86%。
实施例7
本实施例提供一种金属基整体式催化剂(AgOx/泡沫银),所述金属基整体式催化剂的上载率为1.85%,失重率为0.52%。
所述金属基整体式催化剂的制备方法,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂;
其中,所述前驱液为含有乙酸银的丙酸溶液;所述前驱液中金属氧化物的浓度为0.1mol/L;所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为25cm;所述雾化中前驱液的送液速率为5mL/min;所述雾化中的雾化介质为氧气;所述雾化中氧气的流量为5L/min;所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;所述火焰场的温度为1200℃;所述可燃气体为甲烷;所述甲烷的流量为1.5L/min;所述燃烧时的助燃气为氧气;所述氧气的流量为7L/min;所述沉积的时间为35min;所述金属基体为泡沫铜。
对臭氧的净化效率为92.04%。
实施例8
本实施例提供一种金属基整体式催化剂(CuOx/泡沫铜),所述金属基整体式催化剂的上载率为2.54%,失重率为1.24%。
所述金属基整体式催化剂的制备方法,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂;
其中,所述前驱液为含有乙酸铜的丙酸溶液;所述前驱液中金属氧化物的浓度为0.8mol/L;所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为25cm;所述雾化中前驱液的送液速率为5mL/min;所述雾化中的雾化介质为氧气;所述雾化中氧气的流量为5L/min;所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;所述火焰场的温度为1500℃;所述可燃气体为甲烷;所述甲烷的流量为1.5L/min;所述燃烧时的助燃气为氧气;所述氧气的流量为3L/min;所述沉积的时间为5min;所述金属基体为泡沫铜。
对臭氧的净化效率为91.44%。
对比例1
与实施例8的区别仅在于将所述泡沫铜替换为泡沫氧化铝陶瓷(60ppi);所得CuOx/泡沫氧化铝陶瓷的上载率为1.84%,失重率为17.83%,对臭氧的净化效率为78.30%。
对比例2
对FeCrAl蜂窝进行预处理:将蜂窝在盐酸:硝酸=3:1的溶液里浸蚀粗化90分钟后在温度为900℃的马弗炉中煅烧5小时,升温速率10℃/min。其他条件与实施例4相同。所得FeOx/FeCrAl蜂窝的上载率为1.23%,失重率为8.53%,对臭氧的净化效率为86.33%。
对比例3
与实施例8的区别仅在于所述火焰场的温度为4000℃,所得金属基整体式催化剂的上载率为2.86%,失重率为0.47%,所得金属基整体式催化剂对臭氧的净化效率为80.18%。
对比例4
与实施例8的区别仅在于所述火焰场的温度为500℃,所得金属基整体式催化剂的上载率为1.22%,失重率为0.46%,所得金属基整体式催化剂对臭氧的净化效率为72.54%。
对比例5
本实施例提供一种金属基整体式催化剂(CuOx/Al2O3/泡沫铜),所述金属基整体式催化剂的上载率为2.01%,失重率为1.49%。
其中,所述前驱液为含有乙酸铜和异丙醇铝的丙酸溶液,Al2O3的添加量为CuOx质量的20%。其他条件和实施例8相同。所得金属基整体式催化剂对臭氧的净化效率为78.75%。
对比例6
与实施例8区别仅在于将金属基体换为泡沫钛,所得金属基整体式催化剂的上载率为2.10%,失重率为3.52%,所得金属基整体式催化剂对臭氧的净化效率为79.27%。
对比例7
与实施例8区别仅在于喷雾火焰中不加入前驱液,所得金属基整体式催化剂的上载率为0.88%,失重率为0.58%,所得金属基整体式催化剂对臭氧的净化效率为72.02%。
通过上述实施例和对比例的结果可知,所得金属基整体式催化剂中催化涂层和金属基体的结合力增强,同时基体金属在高温下形成的氧化物增强了催化剂的活性,提高催化剂对臭氧的分解能力。所得到的金属基整体式催化剂的上载率≥1.47%,失重率为0.38-1.07%,对臭氧的净化效率为90%以上。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征,但本发明并不局限于上述详细结构特征,即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种金属基整体式催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述前驱液中溶剂为液相标准燃烧焓≤4600kJ/mol的有机溶液。
3.如权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述前驱液的溶质包括含催化剂活性元素的无机盐和/或有机盐;
优选地,所述催化剂活性元素包括铜、镍、锰、铁、钴或银的1种或至少2种的组合;
优选地,所述有机盐包括羧酸盐和/或乙酰丙酮盐;
优选地,所述无机盐包括硝酸盐和/或碳酸盐;
优选地,所述前驱液中溶质的浓度≤2mol/L。
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法,其特征在于,所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为5-30cm;
优选地,所述雾化中前驱液的送液速率为1-15mL/min。
5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法,其特征在于,所述雾化中的雾化介质为氧气;
优选地,所述雾化中氧气的流量为1.5-15L/min。
6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法,其特征在于,所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;
优选地,所述火焰场的温度为1000-2600℃;
优选地,所述可燃气体的燃烧低热值<80MJ/Nm3
优选地,所述可燃气体的流量为0.5-5L/min;
优选地,所述燃烧时的助燃气为氧气;
优选地,所述氧气的流量为1-10L/min。
7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法,其特征在于,所述沉积的时间为1-60min。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法,其特征在于,所述金属基体包括多孔的铜基、镍基、银基或铁基金属中的1种。
9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:将前驱液经雾化后通过火焰场,经热泳在金属基体上沉积形成涂层,得到所述金属基整体式催化剂;
其中,所述前驱液中溶剂为液相标准燃烧焓≤4600kJ/mol的有机溶液;所述前驱液的溶质包括催化剂活性元素的无机盐和/或有机盐;所述催化剂活性元素包括铜、镍、锰、铁、钴或银的1种或至少2种的组合;所述有机盐包括羧酸盐和/或乙酰丙酮盐;所述无机盐包括硝酸盐和/或碳酸盐;所述前驱液中溶质的浓度≤2mol/L;所述雾化中金属基体距离雾化喷嘴的距离为5-30cm;所述雾化中前驱液的送液速率为1-15mL/min所述雾化中的雾化介质为氧气;所述雾化中氧气的流量为1.5-15L/min;所述火焰场通过燃烧可燃气体提供;所述火焰场的温度为1000-2600℃;所述可燃气体的燃烧低热值<80MJ/Nm3;所述可燃气体的流量为0.5-5L/min;所述燃烧时的助燃气为氧气;所述氧气的流量为1-10L/min;所述沉积的时间为1-60min;所述金属基体包括多孔的铜基、镍基、银基或铁基金属中的1种。
10.如权利要求1-9任一项所述制备方法所得金属基整体式催化剂,其特征在于,所述金属基整体式催化剂的失重率为0.38-1.07%,对臭氧的净化效率为90%以上。
CN202010535514.2A 2020-06-12 2020-06-12 一种金属基整体式催化剂及其制备方法 Pending CN111672506A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010535514.2A CN111672506A (zh) 2020-06-12 2020-06-12 一种金属基整体式催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010535514.2A CN111672506A (zh) 2020-06-12 2020-06-12 一种金属基整体式催化剂及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111672506A true CN111672506A (zh) 2020-09-18

Family

ID=72454831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010535514.2A Pending CN111672506A (zh) 2020-06-12 2020-06-12 一种金属基整体式催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111672506A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101757933A (zh) * 2010-02-01 2010-06-30 北京亚都空气污染治理技术有限公司 臭氧分解催化剂及其制备方法
CN104107702A (zh) * 2014-07-07 2014-10-22 中国科学院过程工程研究所 一种整体式金属基催化剂、制备方法及其用途
CN105312048A (zh) * 2014-08-01 2016-02-10 财团法人工业技术研究院 臭氧及甲醛分解材料及其制备方法
CN106256426A (zh) * 2015-06-18 2016-12-28 中国石油化工股份有限公司 一种用于催化臭氧氧化的催化剂及其制备方法
CN106949561A (zh) * 2017-04-28 2017-07-14 深圳市力德诺华科技有限公司 一种一体化复合式空气净化装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101757933A (zh) * 2010-02-01 2010-06-30 北京亚都空气污染治理技术有限公司 臭氧分解催化剂及其制备方法
CN104107702A (zh) * 2014-07-07 2014-10-22 中国科学院过程工程研究所 一种整体式金属基催化剂、制备方法及其用途
CN105312048A (zh) * 2014-08-01 2016-02-10 财团法人工业技术研究院 臭氧及甲醛分解材料及其制备方法
CN106256426A (zh) * 2015-06-18 2016-12-28 中国石油化工股份有限公司 一种用于催化臭氧氧化的催化剂及其制备方法
CN106949561A (zh) * 2017-04-28 2017-07-14 深圳市力德诺华科技有限公司 一种一体化复合式空气净化装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Low-temperature catalysis for VOCs removal in technology and application: A state-of-the-art review
Skalska et al. Trends in NOx abatement: A review
CA2146601C (fr) Catalyseurs de reduction des emissions des oxydes d'azote a base de spinelles
CN102215960B (zh) 具有低二氧化硅与氧化铝比率的菱沸石催化剂
KR100469066B1 (ko) 디젤차량 입자상 물질 제거용 필터 및 이의 제조방법
US5534237A (en) Method of cleaning an exhaust gas and exhaust gas cleaner therefor
CN100352760C (zh) 由甲醇生成氢气和二氧化碳的一步转化
US5585083A (en) Catalytic process for formaldehyde oxidation
US8943811B2 (en) Perovskite-based catalysts, catalyst combinations and methods of making and using the same
US3885020A (en) Method of oxidizing hydrocarbons and oxygenated hydrocarbons to carbon dioxide and water
US7476639B2 (en) Method for the production of catalytically active layer silicates
EP1053390B1 (en) Regeneration of catalyst/absorber
US20030129099A1 (en) Exaust gas clean-up catalyst
CN101352645B (zh) 烟气催化氧化脱硝工艺及其催化剂
JP5414786B2 (ja) NOx排出物の制御のための水素を用いる触媒処理
US5747410A (en) Exhaust gas cleaner and method of cleaning exhaust gas
JP3326836B2 (ja) 触媒体および触媒体の製造方法
CN1032240C (zh) 用于从气流中除去氧化氮的方法和装置
CN103994462B (zh) 空预脱硝一体反应器及反应方法
US9272266B2 (en) Palladium—gold catalyst synthesis
KR101192185B1 (ko) Pm 연소 촉매 및 필터
US5650127A (en) NOx removal process
CN105289641B (zh) 一种钴负载铈锰氧化物催化剂及其制备方法
Wang et al. A review: Comparison of multi-air-pollutant removal by advanced oxidation processes--Industrial implementation for catalytic oxidation processes
SE445807B (sv) COMPOSITION AND USE OF THE COMPOSITION AS DIESEL EXHAUST CATALYST

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