[发明专利]一种用于净化燃煤有机废气的贵金属复合催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于净化燃煤有机废气的贵金属复合催化剂及其制备方法与应用。本发明采用原位合成的方法，将贵金属负载于TiO₂载体上，制备得到用于净化燃煤烟气中挥发性有机物的复合催化剂。本发明方法克服了现有用于净化有机物的催化剂在含硫、含氮、含氨烟气中温度窗口窄、活性低、CO_x选择性低、氧化效率低的缺点，对燃煤有机废气表现出优异的氧化性能。所制备的催化剂可广泛应用于燃煤烟气及含硫、含氮、含氨中有机废气等大气污染控制领域。

技术领域

本发明属于环境功能材料技术领域，具体涉及一种用于净化燃煤有机废气的贵金属复合催化剂的制备方法及其在燃煤烟气以及含硫、含氮、含氨废气中有机物催化氧化等大气环境污染治理中的应用。

背景技术

电厂、炼焦厂等燃煤过程会排放种类复杂且总量大的污染物，包括粉尘、NOx和SO₂等常规污染物，同时，该过程还会产生有机污染物，其危害性同样不容忽视。燃煤烟气中的有机物具有组分复杂、浓度低、毒性高等特点，会导致臭氧和PM2.5的产生，对人体健康和环境构成重大威胁。按处理方式不同，有机污染物控制技术可分为两大类：回收技术和销毁技术，它们分别应用于不同的场合。对于高浓度或比较昂贵的具有回收价值的，宜采用回收技术加以回收利用；而对于中低浓度（<1000 ppm）的来说，将其降解、销毁是较好的治理办法，常见的销毁技术主要有催化氧化法、光催化降解、生物法、电晕法、等离子体技术等。其中，催化氧化技术目前应用最为广泛。商业催化氧化技术的催化剂主要有贵金属催化剂和过渡金属催化剂，其中贵金属催化剂效果较好，处理效率高。贵金属使用的载体主要为Al₂O₃，而燃煤烟气中SO₂、NOx及NH₃等酸性物质可直接导致Al₂O₃与贵金属的中毒失活，因此开发针对燃煤烟气中有机污染物的催化氧化新材料迫在眉睫。

鉴于此，本发明针对燃煤烟气的特性，开发出了一种用于净化燃煤有机废气的复合贵金属催化剂，该催化剂在燃煤烟气中具有宽温度窗口及高CO_x选择性和稳定性。本发明为燃煤烟气及含硫、含氮、含氨废气中有机污染物的催化氧化材料的制备提供了新的思路和方向。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种用于净化燃煤有机废气的贵金属复合催化剂的简易制备方法，应用于在燃煤烟气及含硫、含氮、含氨中有机物等大气环境污染治理中。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种用于净化燃煤有机废气的贵金属复合催化剂的制备方法，在除去氮气的去离子水中，加入制备好的二氧化钛搅拌，再加入氯铂酸与甲醇，使用氙灯（Perfectlight, PLS-SXE300/300UV）作为光源，持续搅拌下照射，最后离心洗涤获得贵金属复合催化剂。

上述方法具体步骤如下：

（1）贵金属前驱体的溶解：

在除去氮气的去离子水中加入贵金属前驱体，超声后继续恒温强力搅拌，制备成前驱体溶液；所述贵金属前驱体包括氯铂酸、氯化铂或氯化钯；

（2）TiO₂的制备：

将乙醇和氨水混合，得到溶液A，将钛酸四丁酯和乙醇混合，得到溶液B，溶液A和溶液B同时在室温下搅拌10~30 min，后将溶液B逐滴加入溶液A中，得到溶液C，室温下搅拌后转移至聚四氟乙烯反应釜内胆中，最后将聚四氟乙烯反应釜内胆放入高压反应釜中，水热反应，自然冷却后，将沉淀物利用乙醇离心洗涤、真空干燥、研磨后，得到锐钛矿TiO₂纳米颗粒；所述溶液A中乙醇体积为30~50 mL；所述溶液A中氨水体积为1~3 mL；所述溶液B中钛酸四丁酯体积为3~8 mL；所述溶液B中乙醇体积为10~30 mL；

（3）贵金属的原位光还原：