[发明专利]一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法和应用以及催化有机废气燃烧的方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体地，涉及一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法，由该方法制备得到的具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其应用，以及一种有机废气催化燃烧的方法。

背景技术

随着我国工业的不断发展，挥发性有机污染物的排放量正逐年增加。传统的有机废气治理方法主要有吸附法、冷凝法及燃烧法。近年来随着有机废气污染的逐渐加剧，有机废气治理新技术不断的改进和推陈出新，如生物处理技术、电晕技术、光催化氧化技术、低温等离子技术以及膜技术在有机废气治理逐渐得到的应用和推广。但受限于工艺复杂程度、投资额度高、能耗高、污染物处理不完全等种种难点，种种新技术往往难以推广。催化燃烧去除效率高、操作方便易行，使其成为最经济有效且环保的处理方式之一。

现阶段国内外催化燃烧法所用的催化剂主要分为贵金属型与复合氧化物型两种，贵金属型催化剂由贵金属Pt、Pd等制成，此类催化剂催化活性好、寿命长；复合金属氧化物型催化剂主要是Cu、Mn等的金属氧化物，该类催化剂价格低廉，在一定条件下可达到贵金属催化剂的效果，可该类催化剂却存在耐久性差这一明显缺点，这也使得该类催化剂实际使用受到了限制。

同时，在实际使用过程中，有机废气排放法规不断加严，未经过催化剂的初始排放废气的污染物含量也不断降低，这就要求催化剂在更低的废气浓度下依然能够具有较高的转化效率。并且，从工程实际安装及催化剂整体价格方面来考虑，需要催化剂能够在更高空速下保持好的催化活性。因此，如何能够制备出高催化活性、高寿命、低成本的适合高空速、低浓度有机废气的催化剂，这是目前工业催化领域研究的热点所在。

CN104069869B公开了一种整体式催化剂，该催化剂由金属相载体和负载在载体上的活性贵金属或负载活性贵金属及助剂金属氧化物组成。但该催化剂仅用于煤层气脱氧净化和低浓度甲烷及VOCs催化燃烧脱除反应。

陶瓷纤维是一种纤维状轻质材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动、强度高、抗热冲击性好、耐化学腐蚀等特点，在机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业都得到了广泛的应用，同时，它也是是一种理想的高温过滤材料。近年来已经使用陶瓷纤维成功开发出各种过滤器，例如，烛式过滤器、织物过滤器和复合过滤器，被广泛应用于火力发电厂金属冶炼厂化工厂的消烟除尘，同时，在机动车尾气净化领域也具有广阔的应用前景。CN103806990A公开了一种陶瓷纤维催化剂载体的汽车尾气处理器制备方法，该方法将铈、锆、镧、锶和钴的无机盐溶液加入溶胶形成剂经搅拌均匀后，再加入胶粒悬浮剂，得到稳定的催化剂溶胶。将陶瓷纤维棉柱，浸入催化剂溶胶中，得到表面粘附催化剂胶体的陶瓷纤维棉柱；再经干燥和煅烧得到担载催化剂的陶瓷纤维棉柱，装入带有内保温层的金属壳中，即得到汽车尾气净化器。该方法制备的陶瓷纤维催化剂强度低，不耐机械振动，且活性组分负载量低，活性差。

CN102580731A公开了一种球状催化剂制备方法。该催化剂由廉价的氧化铝小球为载体，以氧化铝、氧化铈、氧化镓、铈锆固溶体的混合物等其中一种或几种氧化物作为涂层，以Pd作为活性组分，经过预处理、涂层浆液的制备、浸渍及后处理制备而成。但该催化剂采用氧化铝球作为载体，堆密度大，气阻大。

因此，有必要寻找一种制备工艺简单且催化活性高，特别是在高空速、低浓度有机废气的条件下仍具有良好催化活性的用于有机废气催化燃烧的催化剂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的上述缺陷，提供了一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其制备方法，由该方法制备得到的具有催化有机废气燃烧功能的催化剂及其应用，以及一种有机废气催化燃烧的方法。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂，其中，该催化剂包括活性组分和载体，所述活性组分为贵金属，所述载体为表面涂覆有氧化铝涂层的陶瓷纤维。

第二方面，本发明还提供了一种具有催化有机废气燃烧功能的催化剂的制备方法，该方法包括：将载体与活性组分的前驱体溶液接触，然后依次进行第一干燥和第一焙烧；其中，所述载体为表面涂覆有氧化铝涂层的陶瓷纤维，所述活性组分为贵金属。

第三方面，本发明还提供了由上述方法制备得到的具有催化有机废气燃烧功能的催化剂。

第四方面，本发明还提供了上述催化剂在有机废气催化燃烧中的应用。

第五方面，本发明还提供了一种有机废气催化燃烧的方法，其中，该方法包括：在催化剂存在下，催化有机废气燃烧，所述催化剂为本发明提供的催化剂。