[发明专利]一种用于苯催化氧化的负载型钯催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于苯催化氧化的负载型钯催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)以硅源SBA‑15为硬模板，加入铈盐进行反应制得载体CeO₂；(2)以植物质芳樟为还原剂，将钯前驱体还原为钯纳米颗粒，获得含有该钯纳米颗粒的物料；(3)采用溶胶负载法将上述钯纳米颗粒负载在上述载体CeO₂上，得到Pd/CeO₂催化剂，即所述负载型钯催化剂。本发明所制备的负载型钯催化剂的负载量可控制在0.1～2.0％，针对VOCs中苯浓度的不同，可相应制备不同的贵金属负载量，应用范围广。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种用于苯催化氧化的负载型钯催化剂的制备方法。

背景技术

大气中苯、甲苯、二甲苯等典型的挥发性有机化合物(VOCs)对人类健康和地球环境构成了严重的威胁，主要有以下几个方面：(1)大多数VOCs具有刺激性气味或臭味，严重降低人们的生活质量；(2)VOCs成分复杂，具有渗透、挥发及脂溶等特性，还具有毒性、刺激性及致畸致癌作用，尤其是苯、甲苯、二甲苯及甲醛的危害最大；(3)多数VOCs会与大气中的NO_x发生光化学反应，形成二次污染物或强化学活性的中间产物，从而增加烟雾及臭氧的地表浓度，危害人类健康和农作物生长；(4)部分VOCs可破坏臭氧层，如氟氯烃物质，从而加剧了紫外线对人类皮肤、眼睛及免疫系统的危害。

目前，我国已将VOCs列为重点污染物。传统的VOCs控制技术基本可分为两大类：回收技术和销毁技术。回收技术是根据VOCs本身的性质，利用吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法，可实现VOCs的转移与富集，但无法销毁VOCs。而销毁技术则是采用化学或生物方法，使VOCs分子转化为小分子的水和二氧化碳，主要包括直接燃烧法、生物降解法和催化氧化法。直接燃烧法需要较高的操作温度，能耗巨大，还可能产生有毒的二次污染物；生物法是利用微生物的代谢过程将有机污染物降解，反应条件温和、反应速度快、适应范围广等优点，然而该法主要针对水相低浓度VOCs，且要求反应器体积大。作为一种终端处理方法，催化氧化法是利用催化剂将VOCs直接氧化为无污染的CO₂和H₂O，可以在较低温度下进行，成本低，降解彻底，二次污染小，去除效率高，从而近年来催化氧化法被认为是最具发展前景的VOCs去除方法。

典型VOCs氧化催化剂主要有两类，即负载型贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂。贵金属催化剂具有较好的活性和抗失活能力，易于再生，尽管其成本较高，仍然是VOCs氧化催化剂的首选；单纯的过渡金属氧化物也能用于氧化VOCs，然而在同等条件下，催化剂活性明显低于负载贵金属的过渡金属氧化物。在贵金属中，铂、金和钯是被广泛研究的活性组分，他们通常负载于过渡金属氧化物(如Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、MnO_x、CeO₂、Co₃O₄及其混合物等)上，以提高贵金属的分散度，增加反应物的吸附，并降低贵金属的负载量。

近年来，利用生物还原法制备贵金属纳米颗粒及其催化剂，生物分子既充当还原剂，又扮演保护剂的角色，不仅可以获得稳定性较好的纳米颗粒，获得常规化学法难以得到的一些结果，而且过程不需要引入其它化学试剂，还可以利用绿色的生物资源，使得该法成为贵金属纳米颗粒制备技术研究中的一个热点。

铂和钯是目前最常见的用于VOCs氧化的贵金属催化剂活性组分。虽然铂催化剂已被证明是低温条件下有效的甲醛氧化催化剂，但铂的负载量较高，且价格相对于钯要昂贵许多。尽管一些研究致力于降低铂负载量，然而由于铂价格昂贵，铂催化剂的实际应用受到了极大的限制。对于VOCs的催化氧化反应，钯纳米颗粒较弱的结合能力和灵活性更有利于促进催化反应的进行。近年来，纳米钯催化剂在VOCs氧化方面的进一步应用也得到了重视，推动了相关基础研究的进展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于苯催化氧化的负载型钯催化剂的制备方法。