[发明专利]一种乙烷催化燃烧整体催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于化学催化剂技术领域，具体涉及一种乙烷催化燃烧整体催化剂及其制备方法。具体为载体过渡涂层制备、活性涂层浆料配制及载体活性涂层制备、活性组分负载。本发明催化剂可用于乙烷、苯等低碳链烷烃及芳香烃的催化燃烧，具有高的活性及稳定性，应用前景良好。

技术领域

本发明属于化学催化剂技术领域，具体涉及一种乙烷催化燃烧整体催化剂及其制备方法。

背景技术

挥发性有机化合物简称VOCs，是指在常温下饱和蒸汽压大于70KPa，常压下沸点在260℃以下的有机化合物。VOCs的种类很多，包括脂肪烃、芳香烃、卤代烃、醇、醛、酮、醚、酯等。低碳链烷烃类作为VOCs的一种，常见于石油化工、制药、印刷、喷漆等工业生产排放的废气中，其大多数毒性大，具有强烈的刺激性和致癌性，其大量排放给环境和人类健康带来严重的危害，因此VOCs的控制与治理已经刻不容缓。常见的VOCs污染控制技术包括吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法、催化燃烧法、光催化法、生物法、电晕法等。催化燃烧法是借助于催化剂使得废气中可燃物质在较低温度下发生氧化反应，生成二氧化碳和水蒸气而脱除，具有净化效率高、无二次污染、能耗低的特点，是商业上处理这类污染物应用最有效的方法之一。催化燃烧技术的核心是性能优良的催化剂，整体式催化剂以其床层压降小，有机废气净化处理量大，还能避免热点导致催化剂失活等特点广泛用于此类废气的催化燃烧处理。

整体式催化剂是由载体、涂层和活性组分组成，通常使用堇青石蜂窝陶瓷为载体，载体涂层为活性组分提供大的比表面，因此，整体式催化剂制备的关键是涂层与基体间的界面结合强度，催化剂的稳定性在很大程度上由载体涂层的稳定性所决定。

专利CN102626640公开了一种用于甲烷低温氧化反应的整体式催化剂及其制备方法，该催化剂由堇青石蜂窝陶瓷载体及涂覆在载体上的涂层组成，所述涂层为Pd和钴铬复合氧化物组成。CN1488435公开了一种用于有机废气净化处理的催化燃烧催化剂，由块状的蜂窝陶瓷载体骨架与涂覆其上的涂层及活性组分组成，催化剂的涂层由Al₂O₃、SiO₂和一种或几种碱土金属氧化物共同形成的复合氧化物组成。

上述催化剂存在着涂层与载体的结合力较弱，涂层负载量较低的问题，因而影响催化剂的反应活性和使用寿命。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种乙烷催化燃烧整体催化剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种乙烷催化燃烧整体催化剂，由堇青石蜂窝陶瓷载体、过渡涂层、活性涂层及活性组分组成，所述过渡涂层为SiO₂，过渡涂层占蜂窝陶瓷载体的质量百分比为5～10％；所述活性涂层为γ-Al₂O₃，活性涂层占蜂窝陶瓷载体的质量百分比为40～50％；所述活性组分为Pd和助剂氧化钐，Pd占催化剂的质量百分比为0.1～0.5％，氧化钐占催化剂的质量百分比为0.5～2％。

进一步的说，将含海藻酸钠的碱性硅溶胶涂覆于堇青石蜂窝陶瓷载体上，经干燥和焙烧后得到含SiO₂过渡涂层的载体；将活性涂层浆料涂覆已含过渡涂层的载体上，经干燥和焙烧后，再次挂浆、干燥和焙烧，即制得含γ-Al₂O₃活性涂层的载体；而后采用浸渍法将活性组分负载于上述已涂覆活性涂层的载体上，经干燥和焙烧及还原，即制得该催化剂。

所述含海藻酸钠的碱性硅溶胶中海藻酸钠占碱性硅溶胶的质量百分比为0.5～2％，其中碱性硅溶胶PH值为8.5～10；