[发明专利]一种分子筛涂层负载锰基复合氧化物整体催化剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，特别是用于废气处理的一种分子筛涂层负载锰基复合氧化物整体催化剂及其制造方法。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)及工厂氮氧化物(NO_x)废气是均是大气污染的主要来源。其中对VOCs的最有效的消除方法之一是催化燃烧法。VOCs的催化燃烧是典型的气-固催化反应，实质上是完全的催化氧化反应，也就是在催化剂作用下将废气中有害碳氢物质在较低的温度下无焰燃烧转为无害的二氧化碳和水。有机废气催化燃烧的研究发展以催化剂的研发为关键技术。按活性组分的不同，可将催化燃烧催化剂分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂。其中贵金属催化剂具有较高的比活性、良好的抗硫性，但是由于资源稀少，价格昂贵，使得应用受到限制。因此，人们将注意力转移到非贵金属催化剂的研制上，很有必要研制出活性高、寿命长性能优良的非贵金属催化剂来取代贵金属催化剂。

一般认为，复合氧化物之间由于存在结构或电子调变等相互作用，其活性比相应的单一非贵金属氧化物要高(H.T.Wang et al，Cataly.Today，1999，53：661-667；王幸宜等，催化学报，1994，15：103-108)。研究表明，铜和锰的氧化物是良好的深度氧化催化剂。黄海凤等人研究发现，负载型Cu-Mn/γ-Al203催化剂对苯、甲苯、二甲苯等多种VOCs均能降低转化率达到99％时的反应温度(黄海凤等，高校化学工程学报，2004，18(2)：152-155)。Samantaray通过Mn对TiO₂-SiO₂复合氧化物进行改性后，发现其具有较好的低温催化燃烧性能，在100～300℃的反应温度下即可将丙酮、甲醇和2-丙醇等挥发性有机化物完全催化燃烧掉，并且随着反应的进行没有发现催化活性的下降，可以认为Mn改性的TiO₂-SiO₂复合氧化物是性能优良的低温催化氧化催化剂(S.K.Samantaray，Appl.Catal.B，2005，57(2)：83-91.)。但遗憾的是催化剂在高温下使用时，活性组份团聚烧结而迅速失活，体现出这类非贵金属复合氧化物催化剂的一大致命缺点。

发明内容

本发明的目的是针对贵金属催化剂所存在的贵金属资源稀少、价格昂贵、制造成本高的不足之处，提供一种原料易得、制造成本低廉的分子筛涂层负载锰基复合氧化物整体催化剂及其制造方法。

本发明是通过以下的技术方案完成的，一种分子筛涂层负载锰基复合氧化物整体催化剂是一种蜂窝状催化燃烧催化剂，它包括分子筛涂层、锰基复合氧化物和蜂窝状载体，其中，所述的分子筛的质量为蜂窝状载体的5％～30％，所述的锰基复合氧化物担载量为蜂窝状载体的2％～20％。

在一种分子筛涂层负载锰基复合氧化物整体催化剂中，所述的分子筛是H-ZSM-5分子筛、Fe-ZSM-5分子筛、Co-ZSM-5分子筛、Cu-ZSM-5分子筛、Mn-ZSM-5分子筛、Ag-ZSM-5分子筛、Na-ZSM-5分子筛、K-ZSM-5分子筛、Ce-ZSM-5分子筛、Sillicalite-1分子筛和TS-1分子筛中的一种，所述的锰基复合氧化物为Ce、Y、La、Zr、Pr、Sm、Ti、Fe、Ag、Co、Ni、Cu中的一种及一种以上与Mn的复合氧化物；所述的蜂窝状载体为堇青石陶瓷蜂窝载体。

一种分子筛涂层负载锰基复合氧化物整体催化剂的制造方法，其制造方法包括以下步骤：

(1)将含有锰基复合氧化物前驱物、分子筛和水混合均匀后，制成含有锰基复合氧化物前驱物的浆液。

(2)将蜂窝状载体浸入含有锰基复合氧化物前驱物的浆液后，取出除去蜂窝状载体孔道内多余浆液，干燥，焙烧，得本发明的分子筛涂层负载锰基复合氧化物整体催化剂。

(3)重复步骤(2)一至三次，得本发明的不同担载量的分子筛涂层负载锰基复合氧化物整体催化剂。

在上述的一种分子筛涂层负载锰基复合氧化物整体催化剂及其制造方法中，在步骤(1)中，所述的锰基复合氧化物前驱物为含Mn的可溶性物质及含Ce、Y、La、Zr、Pr、Sm、Ti、Fe、Ag、Co、Ni、Cu的可溶性物质中的一种或一种以上。

在上述的一种分子筛涂层负载锰基复合氧化物整体催化剂及其制造方法中，在步骤(1)中，所述的含有锰基复合氧化物前驱物的浆液中含有酒石酸、柠檬酸、苹果酸中的一种以上。