[发明专利]一种负载型针铁矿的泡沫金属催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于工业废气处理技术领域，具体提供了一种负载型针铁矿的泡沫金属催化剂及其制备方法，包括载体和活性成分，活性成分附着在载体上，所述载体为泡沫金属，活性成分为针铁矿，解决了传统的贵金属催化剂虽具有良好的热稳定性和其他独特的物化性能，提高了等离子对VOCs的降解率和提升了降解产物中的碳氧化物的选择性，但贵金属价格昂贵的问题，本发明基于泡沫技术的网状立体结构、较大的孔隙率以及一定的机械强度，联合针铁矿的高比表面积、大孔径及表面化学活性，可显著提高催化剂的催化性能，除了能够高效的脱除VOCs，由于泡沫金属自身也能够吸附VOCs，更有利于VOCs的脱除，有效提高VOCs的去除效率且降低了二次污染，具有成本低廉及环境友好型优势。

技术领域

本发明属于工业废气处理技术领域，具体涉及一种负载型针铁矿的泡沫金属催化剂及其制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展以及工业化进程的加快，挥发性有机物(organiccompounds，VOCs)的污染日益突出，在医药、化工、建筑等行业产生了许多的VOCs污染物，这些VOCs污染对人们的健康生活产生很大的影响。VOCs的大量排放对环境的危害主要表现为：在热和光照的条件下，VOCs可相互作用成臭氧，使空气质量变差；VOCs更是灰霾及光化学烟雾的主要成分，也是形成PM2.5重要的前体物质，在PM2.5中，VOCs占比重为20％-40％左右，且部分PM2.5更是由VOCs转化来的；很多VOCs气体可以产生温室效应，导致当今温室效应越发明显，造成全球范围内的升温；而且，VOCs大多具有刺激性且有毒，当达到一定浓度时，会刺激人体眼睛及呼吸道，使皮肤过敏、咽痛；再者，VOCs会通过血液-大脑的阻碍，破坏人体神经中枢，伤害肾脏、肝脏、大脑等；此外，VOCs还具有致癌性、生殖系统毒性、致畸作用。

目前，根据原理VOCs的处理方法主要分为VOCs回收技术和分解VOCs分子的破坏技术两类。相较于常规的冷凝技术、膜分离技术、催化燃烧技术等处理方法，低温等离子体技术具有使用方便、能耗小、效率高以及产生的二次污染较少的优势。但是，单独使用低温等离子体处理大气中的VOCs时，不仅会有副产物的产生，而且具有能量效率及矿化率低下等缺点。为了解决低温等离子体脱除效率较低的问题，通常将低温等离子体与催化剂相结合使用以提高脱除效率。

目前，常用于与低温等离子体耦合的催化剂包括吸附材料、贵金属材料和金属氧化物催化剂等。常用的吸附材料包括分子筛催化剂、Al2O3、硅胶、活性炭等，均具有热稳定性高、孔隙率大、活性和选择性良好等特点。大量的研究表明，吸附材料催化剂可延长VOCs在等离子区域内的停留时间，有效提高了VOCs的去除效率，但同时也极大的诱导了二次副产物的生成。传统的贵金属催化剂具有良好的热稳定性和其他独特的物化性能。贵金属催化剂的使用机理是必须在相对较高的温度下激活其活性点，然而等离子体放电反区所存在的大量的活性粒子及高能电子被代替高温作用来激活传统贵金属催化剂。Au、Ag、Pt等贵金属也经常用于等离子体催化反应，国外一些学者研究出以Au、Pt等做活性组分的催化剂提高了等离子对VOCs的降解率，同时提升了降解产物中的碳氧化物的选择性，但因贵金属价格昂贵，越来越多的研究者将目光转向价格相对低廉的其他催化剂材料，期待开发出更适宜于等离子体脱除VOCs气体的催化剂，以提高等离子体脱除VOCs气体的效率。

发明内容

本发明提供的一种负载型针铁矿的泡沫金属催化剂及其制备方法目的一是克服现有技术中传统的贵金属催化剂虽然具有良好的热稳定性和其他独特的物化性能，提高了等离子对VOCs的降解率和提升了降解产物中的碳氧化物的选择性，但是贵金属价格昂贵的问题；目的二是克服现有技术中急需一种价格相对低廉的其他催化剂材料，更适宜于等离子体脱除VOCs气体的催化剂，以提高等离子体脱除VOCs气体的效率问题。

为此，本发明提供了一种负载型针铁矿的泡沫金属催化剂，包括载体和活性成分，活性成分附着在载体上，所述载体为泡沫金属，活性成分为针铁矿。

所述泡沫金属的孔隙率为30ppi-90ppi。