[发明专利]陶土粒负载的贵金属催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种负载型贵金属催化剂，该催化剂包含陶土粒载体和负载于该载体上的贵金属，所述贵金属选自下组：金、银、钌、铑、钯、锇、铱和铂。本发明催化剂采用陶土粒作为载体，使得所得贵金属催化剂不仅成本低，而且可有效地催化VOCs、氮氧化合物和CO等气体的燃烧氧化反应，在高温条件下仍然具备高活性。本发明还涉及制备所述催化剂的方法，包括1)配制包含可溶性贵金属盐、任选的氧化铝和任选的热稳定助剂的含水浆液；2)使陶土粒与含水浆液接触以负载上含水浆液；以及3)干燥和焙烧，得到本发明催化剂。最后，本发明还涉及本发明催化剂的用途，用于催化选自VOCs、氮氧化合物和CO的气体的燃烧氧化反应以去除该气体。

技术领域

本发明涉及一种陶土粒负载的贵金属催化剂，该催化剂可有效地催化挥发性有机化合物(简称VOCs)的燃烧氧化反应。本发明还涉及所述陶土粒负载的贵金属催化剂的制备方法和应用。

背景技术

挥发性有机化合物是指在常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，包括烷烃、芳香烃、烯烃、醇类、醛类、酮类、卤代烃等。VOCs的常见生活排放源有建筑材料、装修材料、家具的黏合剂、厨房油烟以及机动车尾气排放等；工业方面常见的主要来源有化工和石化工业废气，电子行业的清洗剂、印刷工业、油漆与涂料的生产与使用，电厂锅炉尾气等工业过程排放的废气。大多数VOCs有毒、有气味，一些VOCs还有致癌性，对人体健康产生极大的危害。VOCs在阳光作用下还可以与大气中的氮氧化合物发生光化学反应，生成毒性更大的光化学烟雾。近年来VOCs已成为我国主要大气污染物之一，有关VOCs的危害事故逐年增多，VOCs引起的健康与环境问题已引起普遍关注，对VOCs的净化处理已经迫在眉睫，因而VOCs的净化处理技术已成为环境催化领域的一个研究热点。

催化燃烧技术是当下处理VOCs的一种有效方法。由于排放的有机废气成分复杂，催化剂的服役条件恶劣，因此制备高性能催化体系是VOCs催化燃烧净化技术得到广泛推广与应用的关键。这就要求用于VOCs净化燃烧的催化剂应具备在一定燃料/空气比下起燃温度低、转化率高、低温高活性、寿命长等特性；所使用的催化剂载体应具有大比表面积、低阻力、耐高温和热稳定性等性能。

目前，Pt、Pd、Ru、Rh等是VOCs低温催化燃烧中最常用的贵金属催化剂。这类催化剂具有低温高活性和起燃温度低的特点，对硫(S)的抗毒性也强于金属氧化物催化剂。但也存在部分缺点：活性组分容易挥发和烧结，因此需要选择良好的载体，使贵金属在载体上的分散状态得到有效的改善，使催化剂的催化燃烧性能得到提高。不过，目前应用的催化剂载体或多或少存在一些问题。例如，金属氧化物载体γ-Al₂O₃、SiO₂、CeO₂、Cr₂O₃、TiO₂存在耐热性差和燃烧活性低的问题；而堇青石2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂虽然耐热性好，热膨胀系数小，但由于其比表面积小(1-2m²/g)，使它所负载的燃烧催化剂的催化活性受到限制；分子筛载体则存在造价不菲且循环利用率低的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术状况，本发明的发明人在VOCs催化燃烧用催化剂方面进行了广泛而又深入的研究，以期发现一种能够克服现有技术上述缺点的催化剂。本发明的发明人意想不到地发现，采用多孔陶土粒这种廉价易得材料作为载体来制备负载型贵金属催化剂，所述载体能够抑制贵金属粒子烧结，所得负载型贵金属催化剂不仅就载体而言是廉价的，而且可以有效地催化VOCs、氮氧化合物(NOx)和CO等气体的燃烧氧化反应，在高温条件下仍然具备较高活性。本发明目的正是基于前述发现得以实现。

因此，本发明的一个目的是提供一种负载型催化剂，该催化剂包含作为载体的陶土粒和负载于陶土粒载体上的贵金属。由于采用陶土粒作为载体，使得所得负载型贵金属催化剂不仅成本降低，而且可以有效地催化VOCs、氮氧化合物(NOx)和CO等气体的燃烧氧化反应，在高温条件下仍然具备高活性。