[发明专利]一种氧化铝负载钌和四氧化三钴的催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化铝负载钌和四氧化三钴的催化剂及其制备方法。本发明采用水热合成法制备由多层纳米片状组成的空心球形Al₂O₃，并将含有钌离子、钴离子溶液采用浸渍法将负载在Al₂O₃上，制备出Ru‑Co₃O₄/Al₂O₃催化剂，Ru‑Co₃O₄/Al₂O₃催化剂中钌的质量含量为Al₂O₃质量的0.25～0.75％，钴的质量含量为Al₂O₃质量的5‑15％，Al₂O₃为中空的层状球形结构。本发明提供的Ru‑Co₃O₄/Al₂O₃催化剂表面的氧化钌纳米粒子可以活化含氯挥发性有机物在催化剂表面解离吸附的氯物种，同时四氧化三钴可以增加氧化钌的活性，并提供更多的氧物种，使得催化剂保持高活性和选择性，而Al₂O₃可以保持催化剂的稳定性。本发明的Ru‑Co₃O₄/Al₂O₃催化剂的制备可以实现工业化生产，催化剂催化氧化性能优异。

技术领域

本发明属于环境催化领域，具体地涉及一种氧化铝负载贵金属催化剂及其制备方法，更具体地涉及一种氧化铝负载钌和四氧化三钴的催化剂及其制备方法。

背景技术

作为大气的污染物之一，挥发性有机污染化合物(VOCs)引起了人们的关注，特别是含氯挥发性有机污染物(CVOCs)，因其特殊稳定的化学性质和强致癌毒性，大规模应用后而不合理的超标排放给环境造成严重影响。为改善空气质量，许多环保政策对CVOCs的使用和排放有严格的要求。在许多末端治理手段中，催化氧化技术可以在低浓度、低温、低成本、无二次污染的条件下实现对CVOCs的消除。因此，设计与制备具有催化活性高和稳定性好的催化剂至关重要。

常见的催化氧化CVOCs的催化剂包括贵金属系催化剂、钒钛系催化剂、铬系催化剂。制备Pd/TiO₂(Catalysis Today.2008,137(2):379-384.)催化剂具有很高的催化氧化活性，但是有生成大量的多氯产物。即使采用Ti-Zr双组份作为Pd催化剂的载体也难以抑制多氯产物的生成(Catalysis Today.2011,164(1):566-570.)。而再Pt/γ-Al₂O₃(AppliedCatalysis.B:Envirommental.1998,16(3):219-226.)催化剂上，Pt颗粒越小，越容易产生多氯产物。制备不同晶型的VOx/TiO₂(Catalysis Communications.2012,18(1):72-75.)催化剂，研究发现锐钛矿晶型的TiO₂具有更高的催化氧化活性。将W或者Mo复合钒钛系催化剂中，制备的VOx/WO₃/TiO₂(Appl.Catal.B.1999,20(4):249-256.)催化剂显示出高的降解效率。而对于钒钛系催化剂，活性中心钒物种毒性较大，高负载量的钒基催化剂也不符合绿色环保催化剂的设计研究理念。CrOx/TiO₂(Catalysis Today.2002,75(1-4):269-276.)由于表面有更好的疏水性，从而在水存在的条件下活性更好。由于Cr物种在CVOCs的反应中极易形成Cr的氧氯化合物(CrO₂Cl₂)，而这种物种沸点只有117℃，易挥发，对环境不利，加上Cr本身毒性较大，因此限制了其的广泛应用。因此，过渡金属氧化物催化剂由于其优异的抗氯中毒能力以及环境友好性得到了越来越广泛的研究。