[发明专利]以钙铝石为涂层的蜂窝陶瓷型整体催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化燃烧催化剂，具体涉及一种蜂窝陶瓷型整体催化剂及其 制备方法和应用。

背景技术

催化燃烧作为一种废气处理技术，可有效地除去废气中含有的小分子挥发性 的有机物，将它们在较低温度下完全氧化为CO₂和H₂O。近年来，这一技术随 着人们对环境问题的重视，在国内外得到了很多的研究。

催化燃烧的关键在于催化剂的效率，开发出高效的催化剂是催化燃烧技术的 关键，目前所研究的催化剂按照活性组分种类可以分为贵金属催化剂和非贵金属 氧化物催化剂等。目前在实际中，为了增加燃烧催化剂的机械强度和降低压降， 一般要把这些活性组分涂敷到骨架材料如堇青石蜂窝陶瓷上，制成整体催化剂来 使用。而为了增加活性组分与堇青石之间的粘附性，还需要在进青石表面先涂上 一层涂层作为载体，然后再负载活性组分。γ-Al₂O₃因具有良好的粘附性和较大 的比表面积，成为最常用的涂层材料之一，但γ-Al₂O₃的热稳定性比较差，高温 下会与活性组分作用，从而影响催化剂的性能，因此为提高其热稳定性，还需要 对γ-Al₂O₃的表面进行修饰，或者使用其它的涂层。添加其它助剂如ZrO2、MgO、 La₂O₃、CeO₂等碱土金属及稀土元素氧化物等是常用的手段，例如中国专利 CN1488435采用碱土金属和二氧化硅作为助剂，中国专利CN1415410，则采取 TiO2，ZrO2等作为助剂，均具有比较好的效果，中国专利CN1903428A则制备 了CeO₂氧化物，作为新的涂层材料，而此前发明人所在课题组所制备的具有六 铝酸盐晶体结构的Sr_0.3Ba_0.5La_0.2MnAl₁₁O₁₉涂层，也取得了比较好的结果(高校化 学工程学报，22(2008)：954-959)，但六铝酸盐的缺点之一是制备需要经过1200℃ 以上的高温焙烧，经过这一处理之后比表面积会非常小。

中国专利申请CN 101439290A公开了一种蜂窝陶瓷型钙钛矿催化燃烧催化 剂及其制备和应用，该催化剂是以带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷为载体，负载有 组成为La_1-xSr_xCo_yMn_1-yO₃(x＝0～0.7，y＝0～0.7)的催化活性组份，所述的带金 属氧化物涂层的蜂窝陶瓷是在堇青石材质的蜂窝陶瓷表面负载有γ-Al₂O₃、 Ce_mZr_1-mO₂(m＝0.1～0.8)、LaMnAl₁₁O₁₉、BaMnAl₁₁O₁₉或Sr₁₂Al₁₄O₂₁(结构为 12SrO·7Al₂O₃)的金属氧化物涂层。然而这些涂层或者会在高温下结构被破坏 (12SrO·7Al₂O₃，其分解温度为900℃，如图1)，或者会与活性组分发生反应 (γ-Al₂O₃)，导致催化剂失活，或者在制备过程中需要较高的温度(＞1200℃) (LaMnAl₁₁O₁₉、BaMnAl₁₁O₁₉)，因此在一定程度上限制了这些涂层的使用。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是针对目前燃烧催化剂所需涂层材料需具 备良好黏附性和高热稳定性的现状，提供一种具备良好黏附性和高热稳定性的以 钙铝石12CaO·7Al₂O₃为涂层的蜂窝陶瓷型整体催化剂。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：