[发明专利]一种催化剂、其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种催化剂、其制备方法和应用，包括活性组分和基体，活性组分负载在基体上；活性组分包括活性组分A和活性组分B；活性组分A包括贵金属中的至少一种；活性组分B包括酸性氧化物、稀土金属氧化物中的至少一种；基体包括Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、Ce_xZr_1‑xO₂中的至少一种，其中x＝0～1。该催化剂具有较高的催化活性和稳定性，且制备工艺简单、抗毒性好。

技术领域

本申请涉及一种催化剂、其制备方法和应用，属于催化剂以及环境保护领域。

背景技术

进入二十一世纪以来，我国环保形势日益严峻，大气污染问题尤为突出。继粉尘、SO₂、NO_x等污染物得到相应控制后，挥发性有机物(VOCs)的污染问题却日益严峻。VOCs具有刺激性、高毒性、持久性、光化学反应性等特征，对人类生存和自然环境造成严重影响，特别是具有更高毒性的含硫、含卤素等杂原子的挥发性有机物，其环境风险巨大，治理需求日趋迫切。

目前VOCs脱除技术主要有吸附法、直接燃烧法、低温等离子体法和催化燃烧法，其中催化燃烧法因具有起燃温度低、处理效率高及不易生成二次污染等优势，被认为是治理VOCs最具有前景的技术之一。针对含硫、含卤素等杂原子的挥发性有机物燃烧催化剂，在催化反应过程中活性位易遭受卤素和硫的侵蚀，造成催化剂的失活，可能是由于典型含硫、含卤素VOCs燃烧过程中形成的SO₂和卤素X^-或X₂易残留在催化剂表面导致Lewis酸性位增加，并进一步生成硫酸盐或ROX(R为活性组分)，因此通过调控催化剂的表面酸性，对于催化剂抗中毒性能研究尤为重要。

通过调控催化剂的表面酸性来调变催化剂燃烧性能的研究大多数是集中在过渡金属氧化物掺杂到固溶体中来形成复合多元催化剂，这种催化剂制备方法复杂，而且需要在较高的温度和较高的掺杂量下才能发挥作用。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种催化剂，该催化剂具有较高的催化活性和稳定性，且制备工艺简单、抗毒性好。

本申请提供的催化剂，是一种界面桥接促进的燃烧催化剂，通过在负载型活性组分和载体交界面负载酸性氧化物或稀土金属氧化，提高活性组分间的空间位阻，提高催化剂高温稳定性；并构建活性组分-酸性位-氧活性位协同催化中心，提高燃烧催化剂C-H键、C-C键活化性能；通过界面酸性的调变，改善含硫或含卤素物质在活性位的沉积，有效抑制有毒物种从活性位的吸附以及体相硫酸盐的形成，提高了催化剂耐受杂原子(卤素和硫)性能。本发明公开催化剂适用于不同工况的VOCs催化净化，特别是含硫、含氯等杂原子VOCs气氛，具有较高的活性和稳定性，克服了传统燃烧催化剂在含硫、含氯气氛下易失活的缺点。催化剂制备工艺简单，成本低，适用于含杂原子VOCs气体的高效脱除净化。

本申请催化剂的界面桥接促进是通过基体与活性组分B界面、基体与活性组分A界面、活性组分A与活性组分B界面的相互作用来实现的。

本申请提供的催化剂，包括活性组分和基体，所述活性组分负载在所述基体上；所述活性组分包括活性组分A和活性组分B；所述活性组分A包括贵金属中的至少一种；所述活性组分B包括酸性氧化物、稀土金属氧化物中的至少一种；所述基体包括Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、Ce_xZr_1-xO₂中的至少一种，其中x＝0～1。

可选地，当所述基体为TiO₂、Ce_xZr_1-xO₂时，基体也具有活性成分的作用。