[发明专利]以泡沫钛为载体的VOCs催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种以泡沫钛为载体的VOCs催化剂的制备方法，以泡沫钛为基体，将泡沫钛预处理后在其表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，然后高温煅烧得到泡沫钛‑二氧化钛，以泡沫钛‑二氧化钛为载体，通过自蔓延煅烧法负载活性组分氧化铜、氧化锰，以及助催化剂氧化钕、氧化钴，得到用于催化氧化VOCs的催化剂。本发明制备过程简单，原材料易得，可降低生产成本，且活性组分分布均匀、脱落率低，增大了与反应物的接触面积，提高催化活性，改进了传统颗粒或者整体式VOCs氧化催化剂的不足，有利于工业化推广。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种以泡沫钛为载体且用于催化氧化VOCs的催化剂，以及该催化剂的制备方法。

背景技术

随着国家工业化进行的不断发展，挥发性有机物（VOCs）排放量不断增加。VOCs来源广泛，生活中的室内装修、厨房油烟、汽车尾气等；工业上主要来源于石化和化工企业排放的废气。而且VOCs毒性和致癌性危害人体健康，并能产生光化学烟雾等。故而，如何更好的净化VOCs是大气污染控制领域研究的重点。

催化氧化法是目前应用最成熟的VOCs净化技术，是在催化剂作用下，将VOCs在200～400℃的低温条件与氧气反应氧化为二氧化碳和水，是净化碳氢废气、消除恶臭的有效手段。因此，制备高性能的氧化催化剂是净化VOCs的重中之重。传统氧化VOCs 催化剂为将活性组分负载在成型颗粒状或蜂窝式载体上，即制备成催化剂。载体主要有活性炭、氧化铝、分子筛或蜂窝陶瓷，存在机械强度差、传质性能差、易饱和、负载活性组分容易脱落等缺点。

金属载体由于结构均匀、孔径分布窄、孔隙率高、过滤阻力小、渗透效率高等优点而引起重视。中国专利CN201110422286.9以γ-氧化铝小球为载体，以氧化铝、氧化铈等固溶体为涂层，负载Pd活性组分，煅烧后得到催化剂。中国专利201710126503.7提供了一种以堇青石蜂窝陶瓷为载体，将活性组分负载在氧化铝上，然后添加粘接剂、润滑剂和水制成浆料，涂敷于堇青石蜂窝陶瓷载体上，最终经干燥、煅烧制得催化剂。但上述提到的催化剂都存在制备工艺复杂，处理成本高，活性组分易脱落等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以泡沫钛为载体的VOCs催化剂及其制备方法，本发明制备过程简单，原材料易得，可降低生产成本，且活性组分分布均匀、脱落率低，增大了与反应物的接触面积，提高催化活性，改进了传统颗粒或者整体式VOCs氧化催化剂的不足，有利于工业化推广。

为实现上述目的，本发明提供一种以泡沫钛为载体的VOCs催化剂的制备方法，以泡沫钛为基体，将泡沫钛预处理后在其表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，然后高温煅烧得到泡沫钛-二氧化钛，以泡沫钛-二氧化钛为载体，通过自蔓延煅烧法负载活性组分氧化铜、氧化锰，以及助催化剂氧化钕、氧化钴，得到用于催化氧化VOCs的催化剂。

优选的，上述以泡沫钛为载体的VOCs催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1）以多孔金属泡沫钛为基体，将其置入0.05～0.1mol/l草酸溶液中超声5～10min，然后将其置入10～20%稀硫酸溶液中反应30～60min，反应温度控制在70～90℃，所得产物用去离子水反复冲洗至中性，再于80～100℃干燥2～4h，在泡沫钛表面及孔道内生成二氧化钛前驱体，所述二氧化钛前驱体为偏钛酸；

步骤1）中主要发生的反应包括：

Ti＋H₂SO₄＝TiSO₄＋H₂↑

TiSO₄+H₂O = TiOSO₄+H₂SO₄

TiOSO₄+2H₂O = H₂TiO3↓+H₂SO₄；