[发明专利]一种催化燃烧氯代烷烃的催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于含氯挥发性有机物催化燃烧催化剂的技术领域，具体涉及一种催化燃烧氯代烷烃的催化剂及其该催化剂的制备方法和应用，主要用于对低浓度C1-C4氯代烷烃的催化燃烧。

背景技术

含氯挥发性有机物（ChlorinatedVolatileOrganicCompounds,CVOCs）是一类对环境和人类健康有极大危害的常见污染性气体，主要有氯甲烷、氯乙烷、四氯化碳、氯仿、氯乙烯等。该类物质在大气中长时间稳定存在，不仅会引起臭氧层空洞和光化学烟雾，还能使人类致畸、致癌、致突变。

目前对CVOCs的治理技术中，催化燃烧技术被认为是最好的处理技术之一。催化剂是该技术的核心，其中非贵金属氧化物具有较高的氧化态、高活性的晶格氧物种，而更有利于CVOCs的深度氧化。MnO_X含有大量游离的O，同时在催化过程中存在Mn²⁺、Mn³⁺和Mn⁴⁺间的氧化还原，能够较好的完成催化循环，更具有优良的低温催化性能。在MnO_x基础上添加碱土金属氧化物SrO₂形成的MnO_x-SrO₂复合氧化物相比MnO_x不仅具有更大的比表面积，且催化剂上增加的活性氧物种含量和氧流动性更有利于催化剂表面Cl物种的氧化脱除，从而提高催化剂的抗氯中毒性能，增强催化剂的稳定性。

具有良好氧化还原性能和活性氧物种流动性的催化剂载体能够促进催化剂活性。因具有特殊性能的TiO₂或ZrO₂被广泛关注。相比比表面积较小、热稳定性差的单一载体TiO₂或ZrO₂，复合载体TiO₂-ZrO₂具有更大的比表面积、更强的热稳定性和机械强度，而且其表面较多的L酸中心有利于Cl原子的活化和CVOCs的降解。因此，复合氧化物TiO₂-ZrO₂是理想的催化剂载体。

若将MnO_x-SrO₂复合氧化物与除TiO₂-ZrO₂之外的复合载体制备得到催化剂，因其复合载体的比表面积、热稳定性或机械强度均不如TiO₂-ZrO₂复合载体，其反而限制了MnO_x-SrO₂复合氧化物自身功能的发挥，使得MnO_x-SrO₂复合氧化物的活性降低，也影响了整个催化剂的稳定性。

若将TiO₂-ZrO₂复合载体与除MnO_x-SrO₂之外的复合氧化物制备得到催化剂，因其复合氧化物的比表面积不够大，且不具有大量游离的O，不利于催化剂表面Cl物种的氧化脱除，此类催化剂的抗氯中毒性能较差，催化剂的稳定性不高。

因此，如果能将MnO_x-SrO₂复合氧化物与TiO₂-ZrO₂复合载体结合制备催化剂，将大大提高催化剂的活性、提高催化剂的稳定性，且能够抑制催化剂氯中毒现象的发生。但是，由于受MnO_x-SrO₂复合氧化物和TiO₂-ZrO₂复合载体自身性能的限制，现有技术中无法将MnO_x-SrO₂复合氧化物与TiO₂-ZrO₂复合载体进行结合制备得到该类催化剂。

有基于此，本发明人经过无限试验，提出本发明。

发明内容

针对现有技术的上述技术问题，本发明的目的是提供一种催化燃烧氯代烷烃的催化剂，应用于催化燃烧CVOCs领域，以TiO₂-ZrO₂复合氧化物为载体，MnO_x-SrO₂复合氧化物为活性组分，能够在较低的温度下达到较高的催化剂反应活性，并且抑制催化剂氯中毒现象。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种催化燃烧氯代烷烃的催化剂，由以下组分组成：