[发明专利]等离子体反应器催化剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于光化学催化领域，更具体涉及一种在等离子体作用下具有综合去除多种不同性质的挥发性污染物同时减少NO_x含量的催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

室内空气净化技术一直受到人们的广泛重视，各种用于去除空气有害物的空气净化器相应开发出来。其中，吸附、吸收法因其简便，其应用最为广泛；光催化氧化法因能将有机污染物彻底分解为水和二氧化碳，而最为清洁；高压静电法则可有效的去除空气细小浮尘物除尘。但这些方法都有一定的使用局限性，需根据具体环境而改变，而对于多种污染化合物并存的环境，这些方法都很难长期有效、快速地去除。等离子体协同催化(或光催化)去除有害化合物是一种高效氧化去除有机污染物的方法(如专利98241290.8、200410102345.4)，其利用等离子体的高氧化性可快速去除多种稳定的污染物。由于等离子体能量高，可氧化空气中的N₂生成NO_x而产生新的污染物，常常需要尾气吸收装置，这使得其不便或不能应用于实际应用。放电功率越高，氧化去除污染物的能力越强，但NO_x生成也越多，两者成为矛盾的统一体。因此，如何减少等离子作用过程中产生的NO_x是此方法得以推广使用的关键。

专利01805477.3记述了利用等离子体反应器后补充一催化反应器，通过在催化反应器中补充碳氢化合物作为还原剂催化还原去除NO_x。但此方法中引入的碳氢化合物量较难控制，常常伴生新的污染物。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种等离子体反应器催化剂及其制备方法和用途；本发明的催化剂可直接用在等离子系统中，利用催化剂与载体对气体吸附作用及对放电模式的影响，以增强等离子体对空气中有害化合物的氧化能力，同时减弱等离子体对空气中N₂的氧化作用以减少有害氮氧化物产生；而且制备方法简单，制备原料易得。

本发明的等离子体反应器催化剂，其特征在于：所述催化剂为纯ZSM-5分子筛或ZSM-5型分子筛上负载活性金属组分的负载型催化剂，所述活性金属组分为0.5％～20％的Cu、Ag、Ga和Co中的一种或几种。

本发明的纯ZSM-5分子筛催化剂的制备步骤为：在重量百分比为77～94wt％的纯ZSM-5分子筛粉末中加入5～20％(wt％)的粘合剂、1～3％(wt％)的扩孔剂混合均匀，在前述混合物中加入占混合物重量30～50％(wt％)的浓度为2～10％的稀硝酸溶液，充分混合后利用挤条机挤压成条状，80～150℃烘干后在400～600℃烘干2～4小时，得到侧压强度大于20N/cm的条状催化剂。

本发明的负载型催化剂的制备方法一步骤为：

(1)在ZSM-5分子筛上负载活性组分：将ZSM-5分子筛粉末置于活性金属组分的可高温分解水溶性金属盐溶液中，在10～90℃温度条件下充分搅拌8～48小时，静置后滤去多余溶液，在60～200℃低温下烘干后在400～800℃焙烧2～6小时，以制得含0.5％～10％的活性金属组分的粉末催化剂；

(2)催化剂成型：在重量百分比为77～94wt％的步骤(1)制得的粉末催化剂中加入5～20％(wt％)的粘合剂、1～3％(wt％)的扩孔剂混合均匀，在前述混合物中加入占混合物重量30～50％(wt％)的浓度为2～10％的稀硝酸溶液，充分混合后利用挤条机挤压成条状，80～150℃烘干后在400～600℃烘干2～4小时，得到侧压强度大于20N/cm的条状催化剂。

本发明的负载型催化剂的制备方法二步骤为：

(1)在ZSM-5分子筛上负载活性组分：将ZSM-5分子筛粉末置于活性金属组分的水溶性金属盐溶液中，在10～90℃温度条件下充分搅拌8～48小时，静置后滤去多余溶液，在60～200℃低温下烘干制得含0.5％～10％的活性金属组分的粉末催化剂；

(2)催化剂成型：在重量百分比为77～94wt％的步骤(1)制得的粉末催化剂中加入5～20％(wt％)的粘合剂、1～3％(wt％)的扩孔剂混合均匀，在前述混合物中加入占混合物重量30～50％(wt％)的浓度为2～10％的稀硝酸溶液，充分混合后利用挤条机挤压成条状，80～150℃烘干后在400～600℃烘干2～4小时，得到侧压强度大于20N/cm的条状催化剂。