[发明专利]用于催化燃烧挥发性有机化合物的催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工催化剂技术领域，具体涉及一种用于催化燃烧挥发性有机化合物的催化剂的制备方法。

背景技术

挥发性有机物（VOCs）通常是指室温下饱和蒸汽压大于133.3Pa、沸点在50~260℃的易挥发性的有机化合物，主要包括脂肪烃类、卤代烃类、芳香烃类以及醇醛酮类等。近年来，VOCs已经成为当前影响中国大气区域性复合型污染的重要前驱体和参与物。因此，发展高效的VOCs末端控制技术，严格控制VOCs的排放量，已经成为全球性的重要课题。VOCs不但危害人体健康，且严重地破坏了生态环境，净化处理有机废气是大气污染控制的一个重要方面。随着人们对生存环境质量要求的提高，对各种有机物的排放标准也更加趋于严格。常见的VOCs 脱除方法有吸附、冷凝、吸收及蒸发过程，这些过程均属“非破坏过程”，好处之一是使部分VOCs得到回收和重新利用，但仅适用于VOCs浓度较高的场合，且净化效果较差。直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧过程属于“破坏过程”。同催化燃烧相比，直接燃烧和热力燃烧温度较高 (600~800℃)，适用于高温、高浓度有机废气治理，同时过程需回收热量。VOCs一般无回收利用价值，净化处理难度大、费用高。但对人体健康和生态环境的危害却是不容忽视的，因而这类工业废气的净化处理在国内外都是环境保护的难题之一，实现这一过程的关键是制备出成本低、活性好、效率高的催化剂。

因此，有必要提供一种用于催化燃烧挥发性有机化合物的催化剂的制备方法，该方法制备的催化剂可以完全将挥发性有机化合物（VOCs）催化燃烧，最终有机物排放指标达到国家环保排放标准，且该催化剂活性高，具有很好的原料适用性且成本低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于催化燃烧挥发性有机化合物的催化剂的制备方法，该方法制备的催化剂可以完全将挥发性有机化合物（VOCs）催化燃烧，最终有机物排放指标达到国家环保排放标准，且该催化剂活性高，具有很好的原料适用性且成本低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该用于催化燃烧挥发性有机化合物的催化剂的制备方法，催化剂包括γ-Al₂O₃活性载体和在其上负载的非贵金属和贵金属；其制备方法具体包括以下步骤：

（1）γ-Al₂O₃活性载体改性：在温度80~90℃的条件下，将γ-Al₂O₃活性载体置于稀氢氧化钠中碱处理2~3h，然后用去离子水将载体洗至中性，再置于110~120℃的烘箱中烘干，制得多孔化的γ-Al₂O₃活性载体；

（2）负载非金属氧化物：按催化剂中各组分的重量百分比配制活性组分非贵金属氧化物的前驱体水溶液，然后在温度80~90℃的条件下，将γ-Al₂O₃活性载体置于非贵金属氧化物的前驱体水溶液中4~6h，待液固分离后并收集固相，在110~130℃干燥8~10h，然后在410~480℃下煅烧2~4h，获得催化剂前驱体；

（3）负载贵金属氧化物：在常温常压条件下，将步骤（2）中制得的催化剂前驱体浸入贵金属氧化物前驱体水溶液中10~20min，待液固分离后并收集固相，在100~150℃下干燥6~12h，然后在500~800℃条件下焙烧3~6h，得到用于催化燃烧挥发性有机化合物的催化剂。

本发明进一步改进在于，所述步骤（1）中的所述活性载体的比表面积220~300m²/g，孔容为0.4ml/g~0.7 ml/g。

本发明进一步改进在于，所述步骤（1）中的所述氢氧化钠溶液的浓度为1~1.5mol/L，氢氧化钠溶液与活性载体的质量比为2~6：1。

本发明进一步改进在于，非贵金属前驱体的组分为Mg或Ba或Mn或Ni或La或Ce或Yb的硝酸盐类化合物。

本发明进一步改进在于，贵金属的活性元素组分为Pt和/或Pd。

本发明进一步改进在于，贵金属的质量为其活性元素按最终催化剂中以元素质量计的0.1%~0.5%，非贵金属的质量为最终催化剂质量的12%~18%。

本发明进一步改进在于，所述步骤（3）中活性组分贵金属Pd和Pt的化合物分别是硝酸钯和四氨合硝酸铂。采用本发明的方法制备的催化燃烧催化剂与现有方法制备的催化剂相比，制备过程简单，贵金属含量更低，活性稳定，催化效果更优异，制备的催化剂中的贵金属分散更均匀、粒径更小，催化剂活性和稳定性都提到提高。