[发明专利]一种钴铝水滑石衍生复合氧化物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种钴铝水滑石衍生复合氧化物及其制备方法与应用，属于催化材料技术领域。本发明首先采用水热法制备不同Co/Al摩尔比的水滑石，然后焙烧得到钴铝复合氧化物；水热法所用钴盐为硝酸钴、氯化钴或乙酸钴，所用铝盐为硝酸铝、硫酸铝或氯化铝。本发明制得的钴铝水滑石衍生复合氧化物作为催化剂用于二氯甲烷催化燃烧时，起燃温度低，完全燃烧温度低；在空速为60000ml·g^‑1·h^‑1，氯代烃浓度为1000ppm条件下，可在小于400℃时将其完全燃烧。同时，该催化剂还具备很高的稳定性，在催化燃烧二氯甲烷时，385℃下能保持100小时不失活。本发明所述的催化剂制备方法简单易于操作、可工业化，制备的催化剂兼具活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及催化材料技术领域，尤其涉及一种钴铝水滑石衍生复合氧化物及其制备方法与应用。

背景技术

我国大气环境面临着来自挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)的严峻挑战。与其他污染源相比，VOCs排放具有源头多、强度高、成分复杂多变等特点，由此引起的大气污染问题越来越受到关注，尤其是含氯挥发性有机化合物(Chlorinated Volatile Organic Compounds，CVOCs)引起的环境问题更是受到了足够的重视。CVOCs具有较强的毒性，在大气中在一定条件下与氮氧化物发生光化学反应，会引起地表臭氧浓度的增加，形成光化学烟雾；也可与大气中的一些自由基反应，形成二次有机气溶胶，引起雾霾；有的化合物则消耗平流层的臭氧，造成臭氧空洞，而有些则会在对流层生成过多臭氧。同时，该类物质具有较强的“致畸-致癌-致突变”的三致效应，严重危害人类健康。联合国环境项目国际条约中有12个列为首位的持久性的有机污染物都是含氯的有机化合物。

由于产生CVOCs的过程都是涉及到现阶段我国国计民生的工业，其排放是不可避免的，消除CVOCs的污染问题除了倡导和开发具有绿色、原子经济性的方法和工艺外，采用后处理的方式消除已经产生的污染仍是目前最具可行和实施性的方案。近几年来，国内外采用过多种方法用以消除挥发性有机化合物的污染，从治理成本和各种技术的工业化可行性来看，催化燃烧法以低温转化成为最可行、最经济、最可靠的方法。催化反应体系的开发包括反应装置、反应工艺以及核心催化剂，其关键技术就是高性能催化剂，而高性能催化剂不仅需要有高的低温氧化活性，更需要有良好的稳定性和选择性。工业源废气排放的CVOCs成分复杂多变，同时可能还含有大量的水汽及酸性气体，这些因素对催化剂的稳定性和选择性均会产生显著的负面影响，也制约了催化转化技术的广泛应用及发展。

含氯有机化合物大致可以分为芳香烃氯化物，如氯苯、二氯苯；氯代脂肪烃类化合物，如氯乙烯、三氯乙烯等不饱和氯代脂肪烃和二氯甲烷、二氯乙烷等饱和氯代脂肪烃，其中比较具有代表性的物质为氯苯、二氯乙烷、三氯乙烯。在各种含氯有机化合物中，二氯甲烷因具有溶解能力强的优点，被广泛用于制药工业中做反应介质、作涂料溶剂、金属脱脂剂、气烟雾喷射器、脱模剂、脱漆剂等。二氯甲烷具有麻醉作用、遗传毒理的三致效应(致突变-致癌-致畸)，严重危害环境与人类健康。

目前，用于二氯甲烷催化燃烧的催化剂主要为负载型贵金属催化剂(活性组分为Pt、Pd、Rh、Ru等贵金属)、质子型分子筛催化剂和过渡金属氧化物型催化剂。负载型贵金属催化剂被誉为工业催化剂的维他命，对于二氯甲烷的催化燃烧具有很好的催化性能，但由于贵金属的价格昂贵、丰度低等缺点，如何降低其中贵金属的含量是研究的重点。质子型分子筛催化剂的热稳定性好，但其反应活性低，易积碳失活而受到限制使用。过渡金属型催化剂具有良好的活性，并且价格低廉，是一类广泛研究的催化剂。开发高效稳定的催化剂用于二氯甲烷的催化燃烧是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钴铝水滑石衍生复合氧化物催化剂及其制备方法与作为催化剂用于二氯甲烷催化燃烧的应用，解决了现有技术中二氯甲烷催化燃烧中催化剂活性受限、稳定性不高以及催化剂中毒的技术问题。

本发明的第一方面，提供了一种钴铝水滑石衍生复合氧化物的制备方法，包含以下步骤：