一种负载型VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107570163A(43)申请公布日2018.01.12(21)申请号201710964536.9(22)申请日2017.10.17(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区100084信箱82分箱清华大学专利办公室(72)发明人李俊华李兵彭悦陈建军刘帅(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人段俊涛(51)Int.Cl.B01J23/83(2006.01)F23G7/07(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种负载型VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种负载型VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法，催化剂以堇青石陶瓷为载体，以具有三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体Cex-Zry-Ti1-x-y-O2为涂层，以Co和Ce组成的复合氧化物为催化活性组分。制备方法：先采用络合浸渍法在预处理好的载体上涂覆三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体；再采用原位自燃合成法制备钴铈复合氧化物，将该载体浸到前驱体溶液中，通过有机模板剂具有的孤对电子与金属离子的空轨道结合形成稳定的笼状结构，实现在表面原位合成活性组分的前驱体。本发明催化剂活性组分均匀分散，载体与涂层、活性组分与涂层之间结构的高强结合，具有起燃温度低、转化效率高、耐高温性能好，价格低廉等特点，能够广泛用于VOCs净化处理。CN107570163ACN107570163A权利要求书1/2页1.一种负载型VOCs催化燃烧催化剂，其特征在于，所述催化剂以堇青石陶瓷为载体，载体上自内向外依次包覆涂层和活性组分，所述涂层为具有三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体，分子式为Cex-Zry-Ti1-x-y-O2，所述活性组分是钴铈复合氧化物，以载体的质量为基准，涂层和活性组分负载量的质量百分含量分别为5％～10％和5％～20％。2.根据权利要求1所述负载型VOCs催化燃烧催化剂，其特征在于，所述Cex-Zry-Ti1-x-y-O2中，0<x<1，0<y<1，x+y<1。3.根据权利要求1所述负载型VOCs催化燃烧催化剂，其特征在于，所述钴铈复合氧化物中，摩尔比为Ce/Co＝0.01～1。4.权利要求1所述负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)载体预处理(2)催化剂涂层的制备采用络合浸渍法制备三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体Cex-Zry-Ti1-x-y-O2，按摩尔配比配制铈盐、锆盐、钛的混合溶液，加入络合剂，水浴中蒸煮，使之呈现溶胶状，然后将堇青石陶瓷载体置于溶胶中，取出晾干，干燥，焙烧，制得Cex-Zry-Ti1-x-y-O2涂层改性的堇青石陶瓷载体；(3)催化剂活性组分的制备采用原位自燃合成法制备活性组分钴铈复合氧化物，配制一定质量浓度钴盐、铈盐和有机模板剂的混合溶液，待搅拌完全溶解后，将Cex-Zry-Ti1-x-y-O2涂层改性的堇青石载体浸渍于该溶液中，浸渍饱和后取出，自然晾干陈化，程序升温加热干燥，促进有机模板剂中的孤对电子与金属离子的空轨道结合，形成稳定的笼状结构，实现在表面原位合成活性组分的前驱体，高温焙烧，制备出活性组分的均匀分散，载体与涂层、活性组分与涂层之间结构的高强结合的催化剂。5.根据权利要求4所述负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，载体预处理方法如下：取堇青石蜂窝陶瓷载体，将其浸渍5～20wt％的硝酸溶液中，加热至沸腾，热处理1h～4h后取出，在超声波辅助下水清洗直至溶液显中性，烘干、焙烧，备用。6.根据权利要求5所述负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，所述载体预处理过程中，烘干温度80～100℃，焙烧条件400～550℃，0.5～1h；所述催化剂涂层的制备过程中，烘干温度80～120℃，焙烧条件400～650℃，2～6h；所述催化剂活性组分的制备过程中，高温焙烧条件450～750℃，2～6h。7.根据权利要求4或6所述负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂活性组分的制备过程中，程序升温加热干燥的条件为：5℃/min至200～250℃，保温0.5～2h。8.根据权利要求4所述负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)和(3)中，铈盐为硝酸铈、氯化铈和醋酸铈中的一种或几种，所述步骤(2)中，锆盐为硝酸锆、氧氯化锆和醋酸锆中的一种或几种，钛源为一水草酸钛氧铵和/或硫酸钛，络合剂为柠檬酸、甘氨酸和丙烯酰胺中的一种或几种，所述步骤(3)中，钴盐为硝酸钴、氧氯化钴和醋酸钴中的一种或几种，有机模板剂为多羟基有机酸。2CN107570163A权利要求书2/2页9.根据权利要求8所述负载型VOCs催化燃烧催化剂