[发明专利]一种捕集催化VOCs降解的催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种捕集催化VOCs降解的催化剂及其制备方法与应用，该催化剂为类水滑石‑分子筛复合型催化剂，该催化剂通式为Mg(M)(Al)O‑N，其中，M选自Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Ce、In、Cd、Zr、Mo或Sn中的一种或多种；N为分子筛，选自ZSM‑5、13X或Y中的一种或多种，该催化剂采用一步并流共沉淀沉积法制备得到，以金属氧化物和尖晶石同为活性组分，活性组分物种类别丰富，制备工艺简单，经氟改性后可在常温下对含苯VOCs进行高效降解。

技术领域

本发明涉及VOCs降解技术领域，尤其是涉及一种捕集催化VOCs降解的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是大气污染的主要污染物之一，是城市光化学烟雾的前驱体，其所含成分复杂，种类繁多。VOCs对人体健康和自然环境都会造成巨大危害。长期接触会对人的中枢神经系统、呼吸系统、皮肤黏膜和内脏等产生较大的刺激作用和损害，其中苯、甲苯、二甲苯等物质甚至具有致癌、致畸、致突变的“三致”效应。我国对VOCs治理提出明确的要求，将VOCs纳入总量控制指标，同时强化了国家及地方对VOCs的控制，在重点区域、重点行业推进挥发性有机物排放总量控制，全国排放总量下降10％以上。

当前，VOCs治理技术主要分为两大类：回收利用技术和降解技术。回收技术的基本思路是对排放的VOCs进行富集、过滤、分离，然后进行提纯等处理，再资源化循环利用，包括采用吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法。降解处理技术的基本思路是通过燃烧、氧化等化学反应，把排放的VOCs分解化合转化为其他无毒无害的物质，包括热力焚烧法、蓄热(催化)燃烧法、催化氧化法、生物法、光催化法、等离子体法、臭氧法。

近年来，复合技术开始兴起。研究发现，臭氧耦合催化技术比传统的单一热催化和单一臭氧氧化去除率更高。在VOCs治理臭氧氧化工艺中引入催化剂，提高了CO₂的选择性，可解决单纯应用臭氧氧化技术造成的二次污染问题，还克服了单一采用催化法去除效率不高、污染物浓度受限制的缺点，二者优势互补，进一步提高了VOCs的脱除率。臭氧耦合催化技术的研究难点在于常温催化剂的开发。

Liang等(J.Hazard.Mater.,2016.306,305-312)采用共沉淀法获得了锰铁尖晶石，用于甲醛处理；中国专利CN 109647399 A公开了一种常温催化氧化芳香类VOCs的单原子催化剂，通过不同贵金属前驱体溶液与金属氧化物或复合金属氧化物经混合、研磨、煅烧制得；中国专利CN 107754809 A公开了一种通过溶胶凝胶法制备的Cu-Mn-Zr复合氧化物催化剂，用于VOCs废气降解；中国专利CN 108295866 A公开了一种用于VOCs催化氧化的尖晶石CoMn₂O₄催化剂，该催化剂通过草酸溶胶凝胶法制备。上述报道中的催化剂以常规的共沉淀法、浸渍法、溶胶凝胶法制备，其活性组分物种类别均较为单一。

研发新的催化剂往往需要较长的时间周期，而针对原有催化剂进行修饰或改性是一种简捷有效的方法。近年来，有很多关于引入氟元素来改善催化剂活性的研究报道。Lee等(Micropor.Mesopor.Mat.,1998.23,211-219)研究了氟化氢处理的丝光沸石分子筛，发现经过氟处理使分子筛产生了大量的介孔结构；中国专利CN 106378163 A公开了一种KF改性的锌铝水滑石催化剂；中国专利CN 104607215 B公开了一种氟改性低温等离子体催化剂的制备方法。上述研究或专利中的催化剂氟改性均采用浸渍氟化法(即在催化剂制备过程中将催化剂浸渍在合适的氟化物溶液中，再经后续热处理从而达到氟化)来实现，过程中容易导致溶液和催化剂本体发生反应，破坏催化剂的原始结构，且不易达到均匀。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种捕集催化VOCs降解的催化剂及其制备方法与应用。