CN114558598A - 一种高效低温rco催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效低温RCO催化剂及其制备方法，所述高效低温RCO催化剂包括多孔基体、复合纳米金属涂层及复合过渡基础涂层，其中复合纳米金属涂层通过复合过渡基础涂层包覆在多孔基体外，且复合纳米金属涂层量为多孔基体负载量的5%—8%，复合过渡基础涂层量为多孔基体负载量的1%—2%。本发明通过异相原子的调控作用，将间隙氮掺杂到MnOx，实现了将苯系物等VOCs的起燃温度降低至160℃，显著降低了催化剂的成本和节约了催化燃烧工艺过程中的能耗，同时有效的简化了生产设备和生产工艺，并有效的降低了生产成本和难度，有效的降低了生产中污染物的排放，提高了资源综合回收利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效低温RCO催化剂及其制备方法，属环保催化材料技术领域。
背景技术
RCO催化剂是尾气净化处理中的重要原料，用量巨大，但当前在RCO催化剂实际生产及使用中发现，当前的RCO催化剂生产时主要是通过高温煅烧成型，因此往往需要频繁高温煅烧，且需要在酸性等条件下进行原料配置，从而导致当前的RCO催化剂生产成本高，生产难度大，且易产生大量酸性废液、废气及含大量重金属离子的废弃物，资源回收利用率低，在造成严重的污染同时，也进一步导致生产成本相对较高，此外，当前工艺生产的RCO催化剂对苯系物等物质的引燃温度也相对较高，对尾气催化净化效率相对较低。
发明内容
为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种高效低温RCO催化剂及其制备方法，显著降低了催化剂的成本和节约了催化燃烧工艺过程中的能耗，同时有效的简化了生产设备和生产工艺，并有效的降低了生产成本和难度，有效的降低了生产中污染物的排放，提高了资源综合回收利用率。
一种高效低温RCO催化剂，其特征在于：所述高效低温RCO催化剂包括多孔基体、复合纳米金属涂层及复合过渡基础涂层，其中复合纳米金属涂层通过复合过渡基础涂层包覆在多孔基体外，且复合纳米金属涂层量为多孔基体负载量的5%—8%，复合过渡基础涂层量为多孔基体负载量的1%—2%。
进一步的，所述的多孔基体为多孔陶瓷及多孔金属中任意一种，且当为多孔金属时，采用铁镍合金、钒钛合金中的任意一种，所述多孔基体均采用方形、圆柱形及正棱柱形中任意一种的蜂窝结构，且蜂窝孔孔径为200—800目，孔隙率不小于60%。
进一步的，所述的复合过渡基础涂层由以下重量份数组分构成：硝酸铝11%—25.3%、碳化硅1.3%—5.6%、氧化镁3%—16.5%、氧化钛1.1%—3.5%、氧化锰2%—4.5%、稀土0.1%—0.3%、分散剂1.5%—3.8%，余量为高分子聚合物粘合剂。
进一步的，所述的复合纳米金属涂层由以下重量份数组分构成：氧化铝11%—25.3%、氧化钙3%—8.6%、氧化镁3%—16.5%、氧化铜1.1%—2.3%、氧化铁2.1%—3.1%、金0.1%—0.5%、铅0.3%—1.1%、铂0.1%—0.5%、钯0.2%—0.3%、铑0.1%—0.8%、钌0.3%—0.7%、稀土0.1%—0.3%、余量为环烷酸钕。
一种高效低温RCO催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1，基体预制备，首先将多孔基体浸入到温度30℃—60℃，且浓度为1%—5%的硝酸、盐酸溶液中浸泡10—30分钟，然后通过焙烧炉在惰性气体保护氛围环境下以30℃—60℃恒温条件沥干保存；
S2，组分配置，一方面对构成复合过渡基础涂层的各组分原料进行混合，然后向混合物中添加溶剂，得到液态复合过渡基础涂层，并对液态复合过渡基础涂层进行40℃—80℃环境恒温保存；另一方面将构成复合纳米金属涂层各组分进行混合，同时向混合物中添加溶剂，得到液态复合纳米金属涂层，并对液态复合纳米金属涂层在惰性气体氛围保护下，以60℃—120℃恒温环境保存；
S3，过渡处理，完成S2步骤，对S1步骤中沥干后的多孔基体通过焙烧炉以80℃—150℃恒温干燥10—15分钟，然后匀速升温至360—900℃焙烧2-6小时，再自然冷却至常温，并将冷却后的多孔基体进入到S2步骤得到的液态复合过渡基础涂层中，浸泡时间不少于10分钟，并在完成浸渍后晾干，最后将浸渍后并晾干的多孔基体再次以5—8℃/min分钟速度匀速升温至80℃—150℃进行干燥，且干燥时间不少于30分钟，然后以10—20℃/min分钟速度匀速升温至400℃—950℃进行焙烧，并焙烧2-5小时；
S4，沉积固化，完成S3步骤后，将降多孔基体随炉降温至80℃—120℃并转移至沉降槽内，同时将S2步骤的液态复合纳米金属涂层增压至10—15倍标准大气压，然后将增压后的液态复合纳米金属涂层注入到沉降槽内并完全包覆多孔基体外， 并由液态复合纳米金属涂层对多孔基体进行保压包覆浸渍20—60分钟，然后将加工设备中参与的液态复合纳米金属涂层排除，并使浸渍后的多孔基体在80℃—120℃恒温环境下静止5—10分钟，最后将多孔基体以15—30℃/min分钟速度匀速升温至130℃—300℃进行焙烧，并焙烧2-5小时后随炉冷却至常温，从加工设备中取出即可得到成品。
进一步的，所述的S2步骤中，所使用的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、铝溶胶及硅溶胶中的任意一种。
进一步的，所述S1和S4步骤中，加工设备包括承载机架、成型腔、承载托架、承载弹簧、压力传感器、雾化喷淋头、输液管、排液管、红外加热装置、温度传感器、三通阀、增压泵及驱动电路，所述成型腔嵌于承载机架内，与承载机架侧壁通过升降驱动机构滑动连接，且成型腔与承载机架同轴分布，所述成型腔包括沉降槽和密封盖，其中密封盖包覆在沉降槽上端面，并与沉降槽构成横断面呈矩形的腔体结构，所述承载托架为与沉降槽同轴分布，且横断面呈矩形的框架结构，嵌于沉降槽内且其下端面通过若干承载弹簧与沉降槽槽底连接，且承载托架与沉降槽槽底间间距为5—20毫米，所述雾化喷淋头至少两个，嵌于成型腔内并与密封盖下端面连接，各雾化喷淋头间相互并联并通过输液管与增压泵连通，同时各雾化喷淋头轴线均与沉降槽底部垂直分布，所述沉降槽底部设一个排放口，所述排放口另与排液管连通，所述红外加热装置、温度传感器、压力传感器均至少两个，嵌于沉降槽内并环绕沉降槽轴线与沉降槽内侧面连接，所述三通阀、增压泵及驱动电路均与承载机架连接，且所述驱动电路分别与压力传感器、红外加热装置、温度传感器、三通阀、增压泵电气连接。
在实际运行中，是三通阀一方面与液态复合纳米金属涂层供给系统及外部清洁用高压气源系统连通，在进行液态复合纳米金属涂层灌注时，由增压泵和各雾化喷淋头将高压液态复合纳米金属涂层灌注到成型腔内并对多孔基体进行浸渍；在进行液态复合纳米金属涂层排出时，由增压泵和各雾化喷淋头将外部的高压气体输送至成型腔内并由高压气体驱动成型腔的液态复合纳米金属涂层通过排放口排出即可。
此外，在生产中产生的残余复合纳米金属涂层及复合过渡基础涂层均可重复利用。
本发明通过异相原子的调控作用，将间隙氮掺杂到MnOx，实现了将苯系物等VOCs的起燃温度降低至160℃，显著降低了催化剂的成本和节约了催化燃烧工艺过程中的能耗，同时有效的简化了生产设备和生产工艺，并有效的降低了生产成本和难度，有效的降低了生产中污染物的排放，提高了资源综合回收利用率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明生产流程示意图；
图2为模具设备结构示意图。
承载机架1、成型腔2、承载托架3、承载弹簧4、压力传感器5、雾化喷淋头6、输液管7、排液管8、红外加热装置9、温度传感器10、升降驱动机构11、三通阀12、增压泵13、驱动电路14密封盖。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1所示，一种高效低温RCO催化剂，其特征在于：所述高效低温RCO催化剂包括多孔基体、复合纳米金属涂层及复合过渡基础涂层，其中复合纳米金属涂层通过复合过渡基础涂层包覆在多孔基体外，且复合纳米金属涂层量为多孔基体负载量的5%—8%，复合过渡基础涂层量为多孔基体负载量的1%—2%。
其中，所述的多孔基体为多孔陶瓷及多孔金属中任意一种，且当为多孔金属时，采用铁镍合金、钒钛合金中的任意一种，所述多孔基体均采用方形、圆柱形及正棱柱形中任意一种的蜂窝结构，且蜂窝孔孔径为200—800目，孔隙率不小于60%。
重点说明的，所述的复合过渡基础涂层由以下重量份数组分构成：硝酸铝11%、碳化硅1.3%、氧化镁3%、氧化钛1.1%、氧化锰2%、稀土0.1%、分散剂1.5%，余量为高分子聚合物粘合剂。
同时，所述的复合纳米金属涂层由以下重量份数组分构成：氧化铝11%、氧化钙3%、氧化镁3%、氧化铜1.1%、氧化铁2.1%、金0.1%、铅0.3%、铂0.1%、钯0.2%、铑0.1%、钌0.3%、稀土0.1%、余量为环烷酸钕。
其制备备方法包括如下步骤：
S1，基体预制备，首先将多孔基体浸入到温度30℃，且浓度为5%的硝酸、盐酸溶液中浸泡30分钟，然后通过焙烧炉在惰性气体保护氛围环境下以30℃恒温条件沥干保存；
S2，组分配置，一方面对构成复合过渡基础涂层的各组分原料进行混合，然后向混合物中添加溶剂，得到液态复合过渡基础涂层，并对液态复合过渡基础涂层进行40℃环境恒温保存；另一方面将构成复合纳米金属涂层各组分进行混合，同时向混合物中添加溶剂，得到液态复合纳米金属涂层，并对液态复合纳米金属涂层在惰性气体氛围保护下，以60℃恒温环境保存；
S3，过渡处理，完成S2步骤，对S1步骤中沥干后的多孔基体通过焙烧炉以80℃恒温干燥15分钟，然后匀速升温至360焙烧6小时，再自然冷却至常温，并将冷却后的多孔基体进入到S2步骤得到的液态复合过渡基础涂层中，浸泡时间不少于10分钟，并在完成浸渍后晾干，最后将浸渍后并晾干的多孔基体再次以5℃/min分钟速度匀速升温至80℃进行干燥，且干燥时间不少于30分钟，然后以10℃/min分钟速度匀速升温至400℃进行焙烧，并焙烧5小时；
S4，沉积固化，完成S3步骤后，将降多孔基体随炉降温至80℃并转移至沉降槽内，同时将S2步骤的液态复合纳米金属涂层增压至10倍标准大气压，然后将增压后的液态复合纳米金属涂层注入到沉降槽内并完全包覆多孔基体外， 并由液态复合纳米金属涂层对多孔基体进行保压包覆浸渍60分钟，然后将加工设备中参与的液态复合纳米金属涂层排除，并使浸渍后的多孔基体在80℃恒温环境下静止10分钟，最后将多孔基体以15℃/min分钟速度匀速升温至130℃进行焙烧，并焙烧5小时后随炉冷却至常温，从加工设备中取出即可得到成品。
其中，所述的S2步骤中，所使用的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、铝溶胶及硅溶胶中的任意一种。
实施例2
如图1所示，一种高效低温RCO催化剂，其特征在于：所述高效低温RCO催化剂包括多孔基体、复合纳米金属涂层及复合过渡基础涂层，其中复合纳米金属涂层通过复合过渡基础涂层包覆在多孔基体外，且复合纳米金属涂层量为多孔基体负载量的8%，复合过渡基础涂层量为多孔基体负载量的2%。
本实施例中，所述的多孔基体为多孔陶瓷及多孔金属中任意一种，且当为多孔金属时，采用铁镍合金、钒钛合金中的任意一种，所述多孔基体均采用方形、圆柱形及正棱柱形中任意一种的蜂窝结构，且蜂窝孔孔径为200目，孔隙率不小于60%。
其中，所述的复合过渡基础涂层由以下重量份数组分构成：硝酸铝25.3%、碳化硅5.6%、氧化镁16.5%、氧化钛3.5%、氧化锰4.5%、稀土0.3%、分散剂3.8%，余量为高分子聚合物粘合剂。
同时，所述的复合纳米金属涂层由以下重量份数组分构成：氧化铝25.3%、氧化钙8.6%、氧化镁16.5%、氧化铜2.3%、氧化铁3.1%、金0.5%、铅1.1%、铂0.5%、钯0.3%、铑0.8%、钌0.7%、稀土0.3%、余量为环烷酸钕。
一种高效低温RCO催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1，基体预制备，首先将多孔基体浸入到温度60℃，且浓度为1%的硝酸、盐酸溶液中浸泡10分钟，然后通过焙烧炉在惰性气体保护氛围环境下以60℃恒温条件沥干保存；
S2，组分配置，一方面对构成复合过渡基础涂层的各组分原料进行混合，然后向混合物中添加溶剂，得到液态复合过渡基础涂层，并对液态复合过渡基础涂层进行80℃环境恒温保存；另一方面将构成复合纳米金属涂层各组分进行混合，同时向混合物中添加溶剂，得到液态复合纳米金属涂层，并对液态复合纳米金属涂层在惰性气体氛围保护下，以120℃恒温环境保存；
S3，过渡处理，完成S2步骤，对S1步骤中沥干后的多孔基体通过焙烧炉以150℃恒温干燥15分钟，然后匀速升温至900℃焙烧6小时，再自然冷却至常温，并将冷却后的多孔基体进入到S2步骤得到的液态复合过渡基础涂层中，浸泡时间不少于10分钟，并在完成浸渍后晾干，最后将浸渍后并晾干的多孔基体再次以8℃/min分钟速度匀速升温至150℃进行干燥，且干燥时间不少于30分钟，然后以20℃/min分钟速度匀速升温至950℃进行焙烧，并焙烧5小时；
S4，沉积固化，完成S3步骤后，将降多孔基体随炉降温至120℃并转移至沉降槽内，同时将S2步骤的液态复合纳米金属涂层增压至15倍标准大气压，然后将增压后的液态复合纳米金属涂层注入到沉降槽沉降槽内并完全包覆多孔基体外， 并由液态复合纳米金属涂层对多孔基体进行保压包覆浸渍20分钟，然后将加工设备中参与的液态复合纳米金属涂层排除，并使浸渍后的多孔基体在120℃恒温环境下静止5分钟，最后将多孔基体以30℃/min分钟速度匀速升温至300℃进行焙烧，并焙烧2小时后随炉冷却至常温，从加工设备中取出即可得到成品。
进一步优化的，所述的S2步骤中，所使用的溶剂为去离子水。
实施例3
如图1所示，一种高效低温RCO催化剂，其特征在于：所述高效低温RCO催化剂包括多孔基体、复合纳米金属涂层及复合过渡基础涂层，其中复合纳米金属涂层通过复合过渡基础涂层包覆在多孔基体外，且复合纳米金属涂层量为多孔基体负载量的6%，复合过渡基础涂层量为多孔基体负载量的1.5%。
本实施例中，所述的多孔基体为多孔陶瓷及多孔金属中任意一种，且当为多孔金属时，采用铁镍合金、钒钛合金中的任意一种，所述多孔基体均采用方形、圆柱形及正棱柱形中任意一种的蜂窝结构，且蜂窝孔孔径为200—800目，孔隙率不小于60%。
同时，所述的复合过渡基础涂层由以下重量份数组分构成：硝酸铝20%、碳化硅2.6%、氧化镁6.5%、氧化钛2.5%、氧化锰3.5%、稀土0.2%、分散剂1.8%，余量为高分子聚合物粘合剂。
此外，所述的复合纳米金属涂层由以下重量份数组分构成：氧化铝12%、氧化钙5%、氧化镁7.5%、氧化铜2%、氧化铁2.8%、金0.4%、铅0.5%、铂0.3%、钯0.25%、铑0.7%、钌0.5%、稀土0.2%、余量为环烷酸钕。
一种高效低温RCO催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1，基体预制备，首先将多孔基体浸入到温度50℃，且浓度为3%的硝酸、盐酸溶液中浸泡15分钟，然后通过焙烧炉在惰性气体保护氛围环境下以50℃恒温条件沥干保存；
S2，组分配置，一方面对构成复合过渡基础涂层的各组分原料进行混合，然后向混合物中添加溶剂，得到液态复合过渡基础涂层，并对液态复合过渡基础涂层进行60℃环境恒温保存；另一方面将构成复合纳米金属涂层各组分进行混合，同时向混合物中添加溶剂，得到液态复合纳米金属涂层，并对液态复合纳米金属涂层在惰性气体氛围保护下，以80℃恒温环境保存；
S3，过渡处理，完成S2步骤，对S1步骤中沥干后的多孔基体通过焙烧炉以120℃恒温干燥12分钟，然后匀速升温至400℃焙烧3小时，再自然冷却至常温，并将冷却后的多孔基体进入到S2步骤得到的液态复合过渡基础涂层中，浸泡时间不少于10分钟，并在完成浸渍后晾干，最后将浸渍后并晾干的多孔基体再次以6℃/min分钟速度匀速升温至80℃—150℃进行干燥，且干燥时间不少于30分钟，然后以15℃/min分钟速度匀速升温至450℃进行焙烧，并焙烧3小时；
S4，沉积固化，完成S3步骤后，将降多孔基体随炉降温至90℃并转移至沉降槽内，同时将S2步骤的液态复合纳米金属涂层增压至12倍标准大气压，然后将增压后的液态复合纳米金属涂层注入到沉降槽沉降槽内并完全包覆多孔基体外， 并由液态复合纳米金属涂层对多孔基体进行保压包覆浸渍40分钟，然后将加工设备中参与的液态复合纳米金属涂层排除，并使浸渍后的多孔基体在110℃恒温环境下静止5分钟，最后将多孔基体以20℃/min分钟速度匀速升温至200℃进行焙烧，并焙烧2.5小时后随炉冷却至常温，从加工设备中取出即可得到成品。
进一步的，所述的S2步骤中，所使用的溶剂为铝溶胶。
实施例4
如图1所示，一种高效低温RCO催化剂，其特征在于：所述高效低温RCO催化剂包括多孔基体、复合纳米金属涂层及复合过渡基础涂层，其中复合纳米金属涂层通过复合过渡基础涂层包覆在多孔基体外，且复合纳米金属涂层量为多孔基体负载量的7%，复合过渡基础涂层量为多孔基体负载量的1.5%。
本实施中，所述的多孔基体为多孔陶瓷及多孔金属中任意一种，且当为多孔金属时，采用铁镍合金、钒钛合金中的任意一种，所述多孔基体均采用方形、圆柱形及正棱柱形中任意一种的蜂窝结构，且蜂窝孔孔径为200—800目，孔隙率不小于60%。
本实施例中，所述的复合过渡基础涂层由以下重量份数组分构成：硝酸铝15%、碳化硅3.5%、氧化镁13%、氧化钛2.5%、氧化锰4%、稀土0.2%、分散剂2.5%，余量为高分子聚合物粘合剂。
本实施例中，所述的复合纳米金属涂层由以下重量份数组分构成：氧化铝21%、氧化钙5.6%、氧化镁15%、氧化铜2%、氧化铁3%、金0.4%、铅1%、铂0.21%、钯0.2%、铑0.6%、钌0.6%、稀土0.15%、余量为环烷酸钕。
一种高效低温RCO催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1，基体预制备，首先将多孔基体浸入到温度55℃，且浓度为2.5%的硝酸、盐酸溶液中浸泡20分钟，然后通过焙烧炉在惰性气体保护氛围环境下以40℃恒温条件沥干保存；
S2，组分配置，一方面对构成复合过渡基础涂层的各组分原料进行混合，然后向混合物中添加溶剂，得到液态复合过渡基础涂层，并对液态复合过渡基础涂层进行50℃环境恒温保存；另一方面将构成复合纳米金属涂层各组分进行混合，同时向混合物中添加溶剂，得到液态复合纳米金属涂层，并对液态复合纳米金属涂层在惰性气体氛围保护下，以110℃恒温环境保存；
S3，过渡处理，完成S2步骤，对S1步骤中沥干后的多孔基体通过焙烧炉以120℃恒温干燥13分钟，然后匀速升温至500℃焙烧4小时，再自然冷却至常温，并将冷却后的多孔基体进入到S2步骤得到的液态复合过渡基础涂层中，浸泡时间不少于10分钟，并在完成浸渍后晾干，最后将浸渍后并晾干的多孔基体再次以5℃/min分钟速度匀速升温至120℃进行干燥，且干燥时间不少于30分钟，然后以12℃/min分钟速度匀速升温至550℃进行焙烧，并焙烧3小时；
S4，沉积固化，完成S3步骤后，将降多孔基体随炉降温至90℃并转移至沉降槽内，同时将S2步骤的液态复合纳米金属涂层增压至12倍标准大气压，然后将增压后的液态复合纳米金属涂层注入到沉降槽内并完全包覆多孔基体外， 并由液态复合纳米金属涂层对多孔基体进行保压包覆浸渍20—60分钟，然后将加工设备中参与的液态复合纳米金属涂层排除，并使浸渍后的多孔基体在120℃恒温环境下静止8分钟，最后将多孔基体以25℃/min分钟速度匀速升温至200℃进行焙烧，并焙烧4小时后随炉冷却至常温，从加工设备中取出即可得到成品。
本实施例中，所述的S2步骤中，所使用的溶剂为硅溶胶。
需要特别说明的，所述S1和S4步骤中，加工设备包括承载机架1、成型腔2、承载托架3、承载弹簧4、压力传感器5、雾化喷淋头6、输液管7、排液管8、红外加热装置9、温度传感器10、三通阀12、增压泵13及驱动电路14，所述承载机架1为横断面呈“凵”字形槽状的框架结构，所述成型腔2嵌于承载机架1内，与承载机架1侧壁通过升降驱动机构11滑动连接，且成型腔2与承载机架1同轴分布，所述成型腔2包括沉降槽和密封盖，其中密封盖包覆在沉降槽上端面，并与沉降槽构成横断面呈矩形的腔体结构，所述承载托架3为与沉降槽同轴分布，且横断面呈矩形的框架结构，嵌于沉降槽内且其下端面通过若干承载弹簧4与沉降槽槽底连接，且承载托架3与沉降槽槽底间间距为5—20毫米，所述雾化喷淋头6至少两个，嵌于成型腔2内并与密封盖下端面连接，各雾化喷淋头6间相互并联并通过输液管7与增压泵13连通，同时各雾化喷淋头6轴线均与沉降槽底部垂直分布，所述沉降槽底部设一个排放口，所述排放口另与排液管8连通，所述红外加热装置9、温度传感器10、压力传感器5均至少两个，嵌于沉降槽内并环绕沉降槽轴线与沉降槽内侧面连接，所述三通阀12、增压泵13及驱动电路14均与承载机架1连接，且所述驱动电路14分别与压力传感器5、红外加热装置9、温度传感器10、压力传感器5、三通阀12、增压泵13电气连接。
在实际运行中，是三通阀12一方面与液态复合纳米金属涂层供给系统及外部清洁用高压气源系统连通，在进行液态复合纳米金属涂层灌注时，由增压泵13和各雾化喷淋头6将高压液态复合纳米金属涂层灌注到成型腔2内并对多孔基体进行浸渍；在进行液态复合纳米金属涂层排出时，由增压泵13和各雾化喷淋头6将外部的高压气体输送至成型腔2内并由高压气体驱动成型腔2的液态复合纳米金属涂层通过排放口排出即可。
此外，在生产中产生的残余复合纳米金属涂层及复合过渡基础涂层均可重复利用；且在生产过程中，可根据产量的需要，调整成型腔的数量，且当成型腔数量为两个及两个以上时，各成型腔沿承载机架轴线方向从上向下分布。
本发明通过异相原子的调控作用，将间隙氮掺杂到MnOx，实现了将苯系物等VOCs的起燃温度降低至160℃，显著降低了催化剂的成本和节约了催化燃烧工艺过程中的能耗，同时有效的简化了生产设备和生产工艺，并有效的降低了生产成本和难度，有效的降低了生产中污染物的排放，提高了资源综合回收利用率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种高效低温RCO催化剂，其特征在于：所述高效低温RCO催化剂包括多孔基体、复合纳米金属涂层及复合过渡基础涂层，其中复合纳米金属涂层通过复合过渡基础涂层包覆在多孔基体外，且复合纳米金属涂层量为多孔基体负载量的5%—8%，复合过渡基础涂层量为多孔基体负载量的1%—2%。
2.根据权利要求1所述的一种高效低温RCO催化剂，其特征在于：所述的多孔基体为多孔陶瓷及多孔金属中任意一种，且当为多孔金属时，采用铁镍合金、钒钛合金中的任意一种，所述多孔基体均采用方形、圆柱形及正棱柱形中任意一种的蜂窝结构，且蜂窝孔孔径为200—800目，孔隙率不小于60%。
3.根据权利要求1所述的一种高效低温RCO催化剂，其特征在于：所述的复合过渡基础涂层由以下重量份数组分构成：硝酸铝11%—25.3%、碳化硅1.3%—5.6%、氧化镁3%—16.5%、氧化钛1.1%—3.5%、氧化锰2%—4.5%、稀土0.1%—0.3%、分散剂1.5%—3.8%，余量为高分子聚合物粘合剂。
4.根据权利要求1所述的一种高效低温RCO催化剂，其特征在于：所述的复合纳米金属涂层由以下重量份数组分构成：氧化铝11%—25.3%、氧化钙3%—8.6%、氧化镁3%—16.5%、氧化铜1.1%—2.3%、氧化铁2.1%—3.1%、金0.1%—0.5%、铅0.3%—1.1%、铂0.1%—0.5%、钯0.2%—0.3%、铑0.1%—0.8%、钌0.3%—0.7%、稀土0.1%—0.3%、余量为环烷酸钕。
5.根据权利要求1所述的一种高效低温RCO催化剂的制备方法，其特征在于：所述的高效低温RCO催化剂的制备方法包括如下步骤：
S1，基体预制备，首先将多孔基体浸入到温度30℃—60℃，且浓度为1%—5%的硝酸、盐酸溶液中浸泡10—30分钟，然后通过焙烧炉在惰性气体保护氛围环境下以30℃—60℃恒温条件沥干保存；
S2，组分配置，一方面对构成复合过渡基础涂层的各组分原料进行混合，然后向混合物中添加溶剂，得到液态复合过渡基础涂层，并对液态复合过渡基础涂层进行40℃—80℃环境恒温保存；另一方面将构成复合纳米金属涂层各组分进行混合，同时向混合物中添加溶剂，得到液态复合纳米金属涂层，并对液态复合纳米金属涂层在惰性气体氛围保护下，以60℃—120℃恒温环境保存；
S3，过渡处理，完成S2步骤，对S1步骤中沥干后的多孔基体通过焙烧炉以80℃—150℃恒温干燥10—15分钟，然后匀速升温至360—900℃焙烧2-6小时，再自然冷却至常温，并将冷却后的多孔基体进入到S2步骤得到的液态复合过渡基础涂层中，浸泡时间不少于10分钟，并在完成浸渍后晾干，最后将浸渍后并晾干的多孔基体再次以5—8℃/min分钟速度匀速升温至80℃—150℃进行干燥，且干燥时间不少于30分钟，然后以10—20℃/min分钟速度匀速升温至400℃—950℃进行焙烧，并焙烧2-5小时；
S4，沉积固化，完成S3步骤后，将降多孔基体随炉降温至80℃—120℃并转移至沉降槽内，同时将S2步骤的液态复合纳米金属涂层增压至10—15倍标准大气压，然后将增压后的液态复合纳米金属涂层注入到沉降槽内并完全包覆多孔基体外， 并由液态复合纳米金属涂层对多孔基体进行保压包覆浸渍20—60分钟，然后将加工设备中参与的液态复合纳米金属涂层排除，并使浸渍后的多孔基体在80℃—120℃恒温环境下静止5—10分钟，最后将多孔基体以15—30℃/min分钟速度匀速升温至130℃—300℃进行焙烧，并焙烧2-5小时后随炉冷却至常温，从加工设备中取出即可得到成品。
6.根据权利要求5所述的高效低温RCO催化剂的制备方法，其特征在于：所述的S2步骤中，所使用的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、铝溶胶及硅溶胶中的任意一种。
7.根据权利要求5所述的高效低温RCO催化剂的制备方法，其特征在于：所述S1和S4步骤中，加工设备包括承载机架（1）、成型腔（2）、承载托架（3）、承载弹簧（4）、压力传感器（5）、雾化喷淋头（6）、输液管（7）、排液管（8）、红外加热装置（9）、温度传感器（10）、三通阀（12）、增压泵（13）及驱动电路（14），所述成型腔（2）嵌于承载机架（1）内，与承载机架（1）侧壁通过升降驱动机构（11）滑动连接，且成型腔（2）与承载机架（1）同轴分布，所述成型腔（2）包括沉降槽和密封盖，其中密封盖包覆在沉降槽上端面，并与沉降槽构成横断面呈矩形的腔体结构，所述承载托架（3）为与沉降槽同轴分布，且横断面呈矩形的框架结构，嵌于沉降槽内且其下端面通过若干承载弹簧（4）与沉降槽槽底连接，且承载托架（3）与沉降槽槽底间间距为5—20毫米，所述雾化喷淋头（6）至少两个，嵌于成型腔（2）内并与密封盖下端面连接，各雾化喷淋头（6）间相互并联并通过输液管（7）与增压泵（13）连通，同时各雾化喷淋头（6）轴线均与沉降槽底部垂直分布，所述沉降槽底部设一个排放口，所述排放口另与排液管（8）连通，所述红外加热装置（9）、温度传感器（10）、压力传感器（5）均至少两个，嵌于沉降槽内并环绕沉降槽轴线与沉降槽内侧面连接，所述三通阀（12）、增压泵（13）及驱动电路（14）均与承载机架（1）连接，且所述驱动电路（14）分别与压力传感器（5）、红外加热装置（9）、温度传感器（10）、三通阀（12）、增压泵（13）电气连接；
在实际运行中，是三通阀（12）一方面与液态复合纳米金属涂层供给系统及外部清洁用高压气源系统连通，在进行液态复合纳米金属涂层灌注时，由增压泵（13）和各雾化喷淋头（6）将高压液态复合纳米金属涂层灌注到成型腔（2）内并对多孔基体进行浸渍；在进行液态复合纳米金属涂层排出时，由增压泵（13）和各雾化喷淋头（6）将外部的高压气体输送至成型腔（2）内并由高压气体驱动成型腔（2）的液态复合纳米金属涂层通过排放口排出即可。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2022
- 2022-03-16 CN CN202210258758.XA patent/CN114558598A/zh active Pending
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