[发明专利]用于VOCs催化燃烧的多活性组分催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于VOCs催化燃烧的多活性(两种及以上)组分纳微结构催化剂的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1：清洗蜂窝(或碳化硅或金属)基底；步骤S2：在蜂窝基底上形成TiO₂晶种纳米粒子；步骤S3：在蜂窝基底上原位合成含钛前驱物(主要为氧化钛)纳微结构微结构；步骤S4：在已经负载有TiO₂纳微结构纳微结构的蜂窝基底上沉积贵金属铂Pt或者钯Pd或者Pt‑Pd颗粒或者Pt‑Pd双金属颗粒；以及步骤S5：在已经负载有TiO₂纳微结构纳微结构且沉积有贵金属铂Pt或者钯Pd或者Pt‑Pd颗粒的蜂窝基底上负载钙钛矿氧化物(ABO3,其中A＝La或Ce或Sr或三者中的两种或全部，B＝Mn或Fe或Ni或Co或多个复合)(ABO3,其中A＝La或Ce或Sr或三者中的两种或全部，B＝Mn或Fe或Ni或Co或多个复合)涂层。本发明提供的多活性组分催化剂的制备方法主要采用水热法与浸渍法，制备过程简单易行，清洁环保。

技术领域

本发明涉及一种用于VOCs催化燃烧的的多活性组分催化剂及其制备方法。

背景技术

挥发性有机化合物(volatile organic compounds，简称VOCs)的沸点一般在50至250℃之间。按其化学结构的不同，可以分为八类：芳烃类、烷烃类、烯烃类、卤代烃类、酯类、醛类、酮类和其他。VOCs排放源可以划分为生物质燃烧源(如露天焚烧等)、化石燃料燃烧源(煤、石油燃烧等)、工艺过程排放源(化学制品制造业、石油加工、木材加工等等)、溶剂使用源(涂料、燃料等)、移动源(陆运、航运、海运等)五大类。目前VOCs的排放主要分为固定管道排放与无组织排放两大类。VOCs的排放几乎涉及生产生活的方方面面。这些防不胜防的VOCs污染物给生态环境和人类的健康造成了严重的危害，因此VOCs污染物的排放必须得到有效的控制。

VOCs的控制技术目前主要分为两类，一类是以改进工艺技术、更换先进设备、防止泄露等预防性措施从根源上消除VOCs的排放，但是目前由于生产技术水平的限制，这一类方法的控制程度有限；另外一种是以末端治理为主的控制性措施，包括热力燃烧、催化燃烧、生物处理、吸收法、吸附法、冷凝法、蒸汽平衡。其中尤以催化燃烧技术具有操作温度低，污染物消除普适性强，无二次污染等优点而被广泛关注与研究，其具有极大的商业应用前景。目前，贵金属负载型催化剂由于其较高的低温活性在VOCs消除领域具有极大的优势，且已达到一定的商业化生产。

公开文献Journal of Hazardous Materials 367(2019)568-576报道了一种高效的贵金属负载型催化剂，其表现出了极其优越的VOCs消除性能，但是Pt的负载量达到了0.5％，但是高的贵金属负载量直接关系到后续催化剂产业化的成本，这会极大的制约催化剂的进一步商业化。另一方面贵金属催化剂高温下耐受不稳定性，以及易中毒失活也使得其进一步的发展受到了限制。非贵金属氧化物催化剂(如钙钛矿、Ce基固溶体等)近年来也得到了较大的发展，发明专利CN107570163A公开了以堇青石为载体，具有三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体Ce_x-Zr_y-Ti_1-x-y-O₂涂层的负载型催化剂，其具有耐高温性能好，价格低廉，转化效率较高的优势，但是VOCs消除效果却无法与贵金属负载型催化剂相比。

因此，确有必要提供一种多活性组分催化剂及其制备方法，能够在降低贵金属的负载量的同时，又能够保证催化剂优异的活性与稳定性，使其满足良好的生产经济性与催化效果。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种多活性组分催化剂及其制备方法，其能够解决催化剂价格贵、效率低的问题。