[发明专利]一种铜钴铈复合氧化物VOCs催化氧化催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铜钴铈复合氧化物VOCs催化氧化催化剂及其制备方法，采用分步沉淀熟成法，制备步骤如下：向铈前躯体溶液中加入沉淀剂，一定温度和pH下熟成后，先后加入钴和铜前驱体溶液及沉淀剂，并分别在一定温度和pH下熟成，将得到的悬浊液经脱水、干燥、碾磨和焙烧后制得铜钴铈复合氧化物催化剂。本发明的铜钴铈复合氧化物催化剂具有较低的起燃温度和较高的转化效率，在250000mL/h/g的高空速条件下，甲苯和乙酸乙酯的T90分别为268℃和198℃。该催化剂可适用于石化、储运、喷涂、印刷等行业的含有机挥发性化合物气体的催化氧化净化处理。

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种铜钴铈复合氧化物VOCs催化氧化催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来随着我国大气污染治理工作的不断深入，烟粉尘、二氧化硫、氮氧化物等常规大气污染物的排放总量持续下降，而来自石化、储运、喷涂、印刷等行业以挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)为主的有机废气排放已成为一些区域的主要污染源之一。VOCs是指常温下饱和蒸气压约大于70Pa，常压下沸点低于260℃的有机化合物，代表性的物质有甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等。2013年6月国务院颁布了大气污染防治十条措施，将VOCs列为区域性联防联控四大污染物之一。2016年1月1日起施行的修订版的《大气污染防治法》，也首次将VOCs纳入监管范围。今年起一些地方性的更加严格的VOCs排放法规也逐次颁布实施，诸如北京、上海、南京等城市。

现阶段，工业VOCs排放以低浓度大风量为主要特点。因此，国内的处理技术主要包括活性碳或疏水性分子筛的吸附处理、蓄热式热力焚化处理等。但是，随着大气污染防治法规的逐步强化，尤其是考虑到净化设施运行成本的降低需求、热焚烧处理中二次污染物的排放以及废弃吸附剂产生固废等问题，常规的吸附处理法正逐步向浓缩–催化燃烧耦合式演变，而蓄热式热力焚化处理正在转化为蓄热式催化燃烧。当前，催化燃烧已逐渐成为VOCs污染治理的主流技术之一。

贵金属催化剂是目前应用最为广泛的VOCs燃烧催化剂，但其存在资源短缺、价格高昂及抗卤中毒性较差等问题。这些缺陷在很大程度上限制了其在工业上的大规模应用。近年来，作为贵金属替代催化剂，复合金属氧化物催化剂因其低廉的成本、良好的抗卤性等特点而受到了广泛关注。其中，铜、锰、钴、铈、锆、钒等过渡金属受到了较多的关注。

关于过渡金属复合氧化物的制备及其在VOCs净化领域中应用在专利文献中也有所公开。例如专利CN107519859A公开了一种共沉淀法制备的用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO₂催化剂。专利CN107754809A公开了一种通过溶胶凝胶法制备的Cu-Mn-Zr复合催化剂，并将其用于乙酸乙酯类废气的氧化净化处理。在一些科技文献中关于过渡金属复合氧化物的制备也有所报道。Shouichi Somekawa等(S.Somekawa et al.,Applied Catalysis A:General 409–410(2011)209–214)报道了一种通过碳酸盐前躯体的热处理来制备CuO–Co₃O₄–CeO₂催化剂的方法，并将其用于甲苯的催化氧化净化。Su等(Su etal.,Catal Lett124(2008)405–412)报道了一种制备Cu–Co–Ce-O催化剂的共沉淀法，并将该催化剂应用于CO的催化氧化净化处理。

一般而言，不同的催化剂制备过程和制备参数，对催化剂的性能存在较大的影响。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种铜钴铈复合氧化物VOCs催化氧化催化剂及其制备方法，该方法制备的铜钴铈复合氧化物催化剂具有较低的VOCs起燃温度和较高的转化效率等特点。

本发明的另一目的还在于提供所述铜钴铈复合氧化物催化剂在挥发性有机化合物催化氧化净化处理的应用。