[发明专利]一种钯基金属载体催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于甲苯催化燃烧的高活性、高热稳定性的钯基金属载体催化剂及其 制备方法。

背景技术

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)是造成大气污染的主要物 质之一，其中“三苯”VOCs(苯，甲苯，二甲苯)广泛产生于油漆、涂料的喷涂作业，使用有 机黏合剂的作业，油脂、皮革、毛的加工部门及各种化工作业中，毒性大，容易通过吸入或 皮肤接触进入人体，严重危害人体健康。

日益严格的环境保护政策进一步促进了VOCs净化处理的发展。目前，催化燃烧法是消 除VOCs污染最有效和最常用的方法之一，具有能量利用率高、起燃温度低和环境友好等优 点。整体式反应器是近年发展起来的，应用最广泛的催化反应器之一。其中金属载体具有良 好的热传导性，可以快速地将热量传递，从而达到启动温度或将热量散发。但是金属载体在 整体式VOCs净化处理器的应用还有诸多关键性难题：金属载体材料的高温抗氧化性需要进 一步提高；金属载体的成型工艺比较复杂，难于推广；金属载体与活性涂层的牢固结合性需 要进一步增强等。传统的工艺是对金属载体表面进行适当的预处理，使载体表层生成一层有 利于金属与活性涂层牢固结合的Al₂O₃膜，通过浸渍Pd溶液，最后还原焙烧制得 Pd/γ-Al₂O₃/FeCrAl催化剂。由此可见传统的浸渍法工序繁杂，能耗大，费时。

化学镀是通过溶液中适当的还原剂，使金属离子在金属表面的自催化作用下还原进行的 金属沉积过程。能获得厚度均匀，负载牢固，具有良好化学、机械和磁性性能的镀层。Junlei Tang，Yu Zuo等人在不同型号的不锈钢上进行化学镀钯，研究了钯膜的耐腐蚀性(见Corrosion Science，2008，50：2873～2878.)。化学镀工艺为金属载体催化剂中贵金属Pd的均匀、牢固负载 提供了可行的方法，而这方面的研究目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于甲苯催化燃烧的钯基金属载体催化剂，该催化剂是 FeCrAl合金为载体，采用化学镀工艺镀覆活性组分钯。

所述FeCrAl合金采用商业产品。

本发明还提供一种钯基金属载体催化剂的制备方法，该催化剂制备方法步骤如下：

(1)将FeCrAl合金薄片浸渍在丙酮溶液中进行超声除油，而后将其浸渍在HNO₃、HF、 H₂O混合溶液中，所述HNO₃、HF、H₂O溶液的体积比为15～20∶2～5∶75～80，进行去氧化 皮，反应温度为40～60℃，时间为5～15分钟；

(2)将已去氧化皮的FeCrAl合金薄片浸渍在清水中超声清洗，进行除挂灰，时间为5分 钟；

(3)将已除挂灰的FeCrAl合金薄片浸渍在体积百分含量为2～10％的H₂SO₄溶液中，时间 为2分钟；而后将其浸渍在0.05～0.1g/L PdCl₂溶液中，进行活化，pH＜1，时间为2分钟；

(4)将已活化的FeCrAl合金薄片浸渍在钯镀液中，进行化学镀钯，所述钯镀液的组成为 0.05～0.5g/L的PdCl₂，1～10g/L的NaH₂PO₂·H₂O，20～160mL/L的体积百分含量为25％ 的NH₃·H₂O，5～30g/L的NH₄Cl，pH值9～10，反应温度为40～60℃，时间为30～60分 钟；

(5)将已化学镀钯的FeCrAl合金薄片，在温度为400～1000℃空气氛中进行焙烧，时间为 1小时，即制得本发明的Pd/FeCrAl钯基金属载体催化剂。

本发明的钯基金属载体催化剂应用于甲苯的催化燃烧。