[发明专利]一种降解VOCs的ZnO/Fe-Cu-M复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种降解VOCs的复合催化剂ZnO/Fe‑Cu‑M复合催化剂，以纳米ZnO为载体，通过醇热法负载活性组分Fe‑Cu‑M制得，M为Zr或Ce，以原子摩尔比计，Fe:Cu:M＝0.5～2:0.5～2:0.5～2。该复合催化剂表现出非常低温高效的催化效率，能更好的催化降解VOCs废气。本发明还公开了上述复合催化剂的制备方法，该制备工艺简单易操作，催化剂产出率高，所用原料价格低廉，我国大量存在这些矿藏，具有很好的工业应用前景。本发明还公开了上述ZnO/Fe‑Cu‑M复合催化剂在催化降解乙酸丁酯废气中的应用，对乙酸丁酯废气有非常高效的去除效果，表现出了非常低温高效的催化效率。

技术领域

本发明涉及用于VOCs废气处理的催化剂领域，特别是涉及降解VOCs废气的ZnO/Fe-Cu-M复合催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,简称VOCs)，低沸点，在常温和低温下易挥发的一类有机物，种类包含几百种，是形成大气复合污染的一类重要污染成分。人如果长时间接触，即使是低浓度的有机废气也会对人的健康产生不同程度的损害。同样对生态环境也是由负面的影响作用。随着人对生态环境和生活品质的要求的提高，人们所处的大气环境质量越来越重视。有机废气的降解与处理变得越来越迫切。

乙酸丁酯，是VOCs的一种，是优良的有机溶剂，广泛用于硝化纤维清漆中，在人造皮革、织物及塑料加工过程中用作溶剂。其对呼吸系统和眼睛有很大的危害，会刺激这些部位。不慎吸入高浓度会导致流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、气短等症状，还会引起皮肤过敏。

由于大多数VOCs对环境和人类健康都有害，许多技术可用于控制VOC排放，传统的方法如吸附、吸收、焚烧、光催化氧化和催化燃烧。但这些方法存在一些不足，如冷凝法对挥发性较高的废气处理效果不好；吸收法处理费用较低而且效果好，但是吸收剂的后处理成本高，易造成二次污染；生物法不很适合处理有生物毒性的有机废气。低温催化氧化由于其高效率和低成本被认为是减少VOCs最有前途的途径之一，其中关键问题是高性能催化剂的可用性。因此，希望制造低温高活性催化剂，从而降低去除低浓度VOC的高能量消耗。

在催化燃烧技术中，催化燃烧的核心是催化剂的活性和稳定性。催化剂性能的优劣对催化效率和降低运行成本有着决定性的影响。活性组分对催化剂的性质起着决定性的作用，按照催化剂的活性组分的不同，催化剂可以分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂。目前在低温催化剂中运用较多的为贵金属，成本较高且资源有限，在工业运用中产生了很大的局限性。近些年非贵金属的研究已成为一个热点之一；已有很多贵金属结合非贵金属催化剂的研究，同时也有非贵金属多元复合催化剂的研究。贵金属主要是Au、Pt、Pd等，非贵金属主要是以Cu、Mn、Cr、Co、Ce、Fe等非贵金属氧化物为主。利用两种或两种以上非贵金属氧化物制备的催化剂，具有较好的低温催化活性，是VOCs催化燃烧催化剂重要的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种降解VOCs的ZnO/Fe-Cu-M复合催化剂，该复合催化剂表现出非常低温高效的催化效率，能更好的催化降解VOCs废气。

本发明的另一目的在于提供了上述ZnO/Fe-Cu-M复合催化剂的制备方法，该制备方法简单高效且易于控制，具有极强的工业化生产应用前景。

本发明的另一目的还在于提供了上述ZnO/Fe-Cu-M复合催化剂在催化降解乙酸丁酯废气中的应用，应用过程中能表现出极强的催化活性，提高了催化降解效率。

一种降解VOCs的ZnO/Fe-Cu-M复合催化剂，以纳米ZnO为载体，通过醇热法负载活性组分Fe-Cu-M制得；其中，M为Zr或Ce，以原子摩尔比计，Fe:Cu:M＝0.5～2:0.5～2:0.5～2。