[发明专利]低温催化燃烧挥发性有机物银基催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类低温催化燃烧挥发性有机物的ZrO₂纳米晶负载银催化剂及其制备方法，属于化学催化剂及其制备技术领域。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物，如脂肪烃、芳香烃、卤代烃、醇、醛、酮、醚、酯等，它们是石油化工、制药、印刷、喷漆等行业排放废气中的主要污染物。该类有机物大多具有毒性并伴有恶臭，部分还可以致癌，且多数VOCs对臭氧层有破坏作用。传统的有机废气净化方法有吸附法、冷凝法和直接燃烧法等，但它们容易产生二次污染、能耗大、易受有机废气浓度和温度的限制。新兴的催化燃烧技术以其起燃温度低，完全燃烧温度与起燃温度相差小，即活性随温度上升很快的特点而引起人们的极大关注((1)Appl.Catal.A：Gen.，1997，151：179)。该方法所采用的催化剂多为负载型贵金属催化剂，如Pt、Pd、Ru、Au等((2)Chemosphere，1999，38：2109(3)Catal.Today，1999，54：101(4)Catal.Today，1999，54：81)。这些负载型贵金属催化剂具有活性高，易分散等优点，但是催化剂的稳定性较差，且贵金属资源有限，价格昂贵，这些问题的存在制约了催化燃烧技术的应用推广((5)Catal.Today，1991，10：81(6)Appl.Catal.A.，1992，81：227(7)Scipita.Metall.Mater.，1994，31：11(8)Chem Lett，1999，8：801(9)J.Catal.，2005，229：154(10)J.Catal.，2005，232：96)。

发明内容

本发明的目的是制备ZrO₂纳米晶负载银催化剂及其制备方法，以提供用于挥发性有机物氧化消除的一种新型高效低成本催化剂。

本发明提出的低温催化燃烧挥发性有机物的银基催化剂，它含有活性组分Ag以及载体ZrO₂，其特征在于：所述催化剂组成包括：活性组分1～25％，载体75～99％，所述催化剂中金属银与ZrO₂纳米晶尺寸相匹配。

在上述的催化剂中，所述活性组分银的晶粒尺寸为2～100nm。

在上述的催化剂中，所述载体ZrO₂纳米晶晶粒尺寸为2～100nm。

本发明提出的低温催化燃烧挥发性有机物的银基催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法以晶粒尺寸为2～100nm的ZrO₂纳米晶为载体，催化剂的制备步骤依次包括：

(1)通过水解或沉淀的方法制备氢氧化锆，然后用醇洗涤或醇回流该氢氧化锆；

(2)将上述得到的氢氧化锆醇凝胶在流动氮气中干燥、350～850℃焙烧，得ZrO₂纳米晶；

(3)将上述得到的载体避光浸渍活性组分的前驱体溶液，在60～150℃下干燥后于250～650℃焙烧。

在上述的制备方法中，步骤(3)中所述活性组分前驱体为可溶性的银金属无机盐。

在上述的制备方法中，所述可溶性的银金属无机盐为硝酸银。

在上述的制备方法中，所述步骤(3)是在流动空气中焙烧。

本发明的催化剂对挥发性有机物如烃类、醛等的催化燃烧反应具有很高的低温催化活性和稳定性，且制备工艺简单，与通常的负载型贵金属催化剂相比，其活性基本相当但成本显著降低。这类催化剂还有望用于空气中其它挥发性有机物如卤代烃、酮、醚、酯等的催化燃烧消除。

附图说明：

附图1为实施例3中10％Ag/ZrO₂-AD-450的TEM图(Ag颗粒在图中用白色圆圈标出)。

附图2为实施例5中10％Ag/ZrO₂-AD-450催化剂在195℃、低空速下丙烯催化燃烧反应转化率与反应时间的关系。

具体实施方式

下面将通过实施例和比较例对本项发明的催化剂作进一步说明，但本发明的实施方式并不限于下述实施例。

本发明的技术方案如下：

本发明所提供的催化燃烧挥发性有机物的高效低成本银基催化剂，以金属银纳米粒子(2-100nm)为活性组分，以ZrO₂纳米晶(2-100nm)为载体，其中金属银所占的重量百分比为1～25％。