[发明专利]稀土修饰的高岭土基Cr2O3催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了稀土修饰的高岭土基Cr₂O₃催化剂的制备方法及应用，制备方法包括：(1)将高岭土、去离子水和分散剂混合打浆，浆液经喷雾成型后制成微球，将微球焙烧后与硅酸钠、NaY导向剂、氢氧化钠溶液混合并进行水热晶化反应，产物经水洗、离心、干燥后高温焙烧，得到KL‑NY；(2)将Cr与Nd的总质量百分含量为10％的硝酸盐溶液与KL‑NY按质量比10:9混合并浸渍，其中Cr与Nd的摩尔比为3～9:1，加热炒干后置于马弗炉中焙烧，得到10％CrNd/KL‑NY。制得的催化剂可用于低浓度氯苯的催化降解。本发明制备方法简单、重复性高且成本低，所得催化剂具有大的比表面积和大的孔体积，具有优异的催化活性。

技术领域

本发明涉及挥发性有机物(VOCs)处理技术领域，特别是一种用于低浓度氯苯催化降解反应的稀土修饰的高岭土基Cr₂O₃催化剂的制备及应用。

背景技术

在工业生产过程中产生的许多挥发性有机物(VOCs)，由于处理方法和所用催化剂有限，使得部分未完全处理的副产物排放到大气中，不仅污染了环境，而且也危害到人体的健康。因此，迫切需要一种成本低，易于合成的新型催化剂应用于挥发性有机废弃物的处理中。若要实现这一目标，从理论上讲，可以从以下两方面考虑：1、制备出具有大的比表面积、大的孔体积和高稳定性的载体材料，这有利于活性组分能够更好的分散，且有利于反应物分子的吸脱附；2、优化活性组分，提高其在载体上的分散性、稳定性等，从而提高其催化性能。

目前，在催化降解处理VOCs的过程中，贵金属具有很好的效能，但该催化剂成本高，且易于氯中毒，难以应用于工业领域。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种稀土修饰的高岭土基Cr₂O₃催化剂的制备方法，制备方法简单、重复性高且成本低，合成的催化剂具有大的比表面积和大的孔体积等优点，可用于低浓度氯苯的催化降解，具有优异的催化活性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

稀土修饰的高岭土基Cr₂O₃催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高岭土、去离子水和分散剂按质量比为6.75:2.34:1.37的比例进行混合打浆，所得混合浆液经喷雾成型后制成20～110μm的微球，然后将微球在120℃温度下焙烧12h，将焙烧后的微球与硅酸钠、NaY导向剂、氢氧化钠溶液按质量比为1.24:1.05:0.89:1.20的比例混合后进行水热晶化反应，得到含NaY分子筛的复合材料，复合材料经水洗、离心、干燥后在500℃温度下焙烧2h，即制得载体KL-NY；

(2)将Cr与Nd的总质量百分含量为10％的硝酸盐溶液与经步骤(1)制得的KL-NY按质量比为10:9的比例置于坩埚中混合均匀并浸渍，其中Cr与Nd的硝酸盐溶液中Cr与Nd的摩尔比为3～9:1，混合液在常温下静置12h后进行加热炒干，然后置于500℃的马弗炉中焙烧2h，焙烧结束后冷却至室温，即制得10％CrNd/KL-NY催化剂。

所述步骤(1)中，分散剂为硅酸钠。

所述步骤(1)中，NaY导向剂各组分SiO₂、Al₂O₃、Na₂O和H₂O的摩尔比为4:1:1:8，NaOH溶液的浓度为0.0125mol/L。

所述步骤(1)中，水热晶化反应在60℃下进行，反应时间为3h。

进一步地，所述步骤(2)中，加热炒干时，温度不能过高，控制在200℃左右，防止迸溅，同时要用玻璃棒不停搅拌防止产物粘附于坩埚底部。

所述催化剂可用于低浓度氯苯的催化降解。