[发明专利]一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供的催化剂为整体式催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和Ce为活性组分，上述组分以特定的含量配比，得到的催化剂具有较大的比表面积和较多的活性位点，同时具有较好的结构和涂层稳定性。将所述催化剂分别应用于甲苯和乙酸乙酯的催化燃烧反应，均获得了较高的催化活性。同时，催化剂重复使用活性稳定，克服了传统贵金属催化剂高温稳定性差、重复使用活性较差等缺点。实验表明，本发明的催化剂经超声振荡后，涂层的脱落率在2％以下。在催化燃烧温度为350℃时，甲苯转化率为93.67％～95.97％，乙酸乙酯转化率为92.65％～95.64％。经过连续1000h评价后，反应的转化率保持稳定。

技术领域

本发明涉及化学催化剂及其制备技术领域，尤其涉及一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法。

背景技术

VOCs大多数具有毒性，可造成急、慢性中毒，甚至致癌和突变，同时，VOCs作为PM_2.5的前驱体，会对人体健康造成直接或间接的危害。因此，VOCs的排放对人类健康和生态环境构成了极大的威胁。卤代烃类的VOCs扩散至臭氧层时，会与臭氧发生化学反应，导致臭氧浓度的降低，形成臭氧漏洞，从而引发温室效应等一系列生态灾害。部分醛酮类的VOCs在光照条件下与空气中的氮氧化物发生光化学反应，形成光化学烟雾，造成更为严重的二次污染。

目前，VOCs的治理技术主要分为回收法和降解法。回收法包括吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法等。降解法包括生物降解法、直接燃烧法、热力燃烧法、催化燃烧法和等离子体技术等。回收法普遍存在处理量小、再生困难、投资及运行成本高以及对成分复杂的VOCs处理效果不理想等问题。直接燃烧法和热力燃烧法的反应温度都在760℃以上，能耗较大，设备运行成本高，易产生二次污染物、且处理效果易受外界条件如浓度、温度等影响。催化燃烧法在处理大分量、低浓度、成分复杂的VOCs时，在较低温度(200～500℃)下，可实现VOCs的完全氧化，具有设备简单、能耗低、净化效率高以及不产生二次污染等优点。由于催化燃烧是无火焰燃烧，安全性比较高。因此，催化燃烧法已成为去除VOCs最有前景的方法之一。

催化燃烧的核心技术是高性能催化剂。以块状载体作为骨架基体的催化剂称为整体式催化剂。整体式催化剂具有大量宏观的中空孔道，与粉末催化剂相比，在传热、传质和压降性能上有很大优势。负载的活性组分分散在载体表面，多为贵金属如Pt、Pd、Ru等，处理效果较理想，但存在易中毒、高温稳定性差等缺点，因而，重复使用活性较差，并且价格昂贵。当活性组分为过渡金属氧化物时，存在催化剂催化活性低，催化效果差等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法，本发明提供的催化剂重复使用活性稳定，且催化效果较优。

本发明提供了一种用于VOCs催化燃烧的催化剂，以蜂窝陶瓷基体为骨架，以氧化铝为涂层，以Co、La和CeO₂为活性组分；

所述Co、La和CeO₂的质量比为11～25：5～15：85～95。

优选的，所述催化剂的比表面积为66.7～80.4m²/g。

本发明还提供了一种用于VOCs催化燃烧的催化剂的制备方法，包括：

A)将含镧化合物的水溶液与CeO₂混合，经第一次焙烧得到La-CeO₂催化剂；

B)将所述La-CeO₂催化剂与含钴化合物的水溶液混合，经第二次焙烧得到Co/La-CeO₂催化剂；

C)将所述Co/La-CeO₂催化剂与水、聚乙烯醇和胶体氧化铝混合，得到浆料；