[发明专利]一种钕钐掺杂NiO/MgO复合物负载铂催化剂制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钕钐掺杂NiO/MgO复合物负载铂催化剂制备方法和应用。该催化剂的制备是在分散剂和表面活性剂的调节下，硝酸镍浸渍氧化镁制备出NiO/MgO复合物，通过NiO/MgO、稀土复合物及介孔碳共混掺杂稀土，再通过沉积沉淀法和氢气还原负载贵金属铂，制备出高比表面积(100～130m²/g)和热稳定性高(650℃)的钕钐掺杂镍镁复合物负载铂催化剂Pt/Nd‑Sm/NiO/MgO。本发明制备的催化剂对高空速(60,000h^‑1～100,000h^‑1)和低浓度苯(500ppm～1000ppm)和甲醛(50ppm～100ppm)具有较高的消除效率。本发明制备催化剂具有原材料廉价、催化剂制备工艺简单、实用性强，完全消除VOCs温度低、效率高、无二次污染等优点。

技术领域

本发明涉及一种用于催化燃烧消除消除挥发性有机物(VOCs，苯和甲醛为代表)的钕和钐掺杂的镍镁复合氧化物负载铂Pt/Nd-Sm/NiO/MgO催化剂的制备，及其用于低温高效催化燃烧消除VOCs。

背景技术

苯系物是VOCs的主要成分之一。它通常包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯等八种化合物，其中苯系物已经被美国环保署(USEPA)制定的大气有毒污染物名单列为优先控制污染物。空气中的苯系物可以通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体，导致人体呈现种种不适，从而诱发疾病进而致癌，其对环境和人体健康造成较大的影响。甲醛(HCHO)是一种典型的挥发性有机化合物(VOCs)，来源主要有建筑材料，塑料，水泥和油漆等。长时间暴露于含有甲醛的空气中会对人体的健康造成严重的危害，因此，消除苯系物和甲醛是亟待解决的挥发性有机物(VOCs)处理问题。VOCs的处理技术主要是焚烧，焚烧处理的方式有直接燃烧和催化燃烧两种，直接燃烧生成的产物易造成二次污染，催化燃烧是借助催化剂使苯系物在较低的起燃温度下进行无焰燃烧分解为二氧化碳和水蒸气。由于苯和甲苯为苯系物中为最难催化燃烧消除的物种，所以本发明以苯和甲苯代表苯系物，用苯和甲醛代表VOCs气体。目前国内外对苯系物的催化燃烧消除研究较少，而且完全催化消除苯系物的反应温度较高。例如：韩国Gon SeoO课题组研究发表的“The effect of mass transfer on the catalyticcombustion of benzene and methane over palladium catalysts supported onporous materials”(Catal.Today,83(2003)131–139)论文中，在空速为60,000h^-1，苯的浓度为10,000ppm时(空速低于本发明的100,000h^-1，苯浓度高于本发明的1000ppm)，使用FAU沸石、MCM-41和KIT-1负载Pd催化剂对苯进行催化燃烧反应，其完全催化燃烧消除苯的温度大多在300℃以上。

本项目制备的钕钐掺杂镍镁复合物(Nd-Sm/NiO/MgO)载体，因有多孔结构、具有混合价态的镍镁离子、表面的酸碱性温和及具有优良的离子交换性能，成为继沸石型四面体分子筛之后又一个新的研究热点。作为一种新型的功能材料，已有报道负载型NiO/MgO在催化热分解和氧化有机物中都具有较为理想的催化活性，因而具有广阔地工业应用前景。

本项目的实施得到：国家自然科学基金项目(编号：21277008；20777005)；国家重点研发计划(2I005011201702)的资助，也是这些项目的研究内容。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用廉价硝酸镍和MgO为原料，使用分散剂和表面活性剂调节，通过浸渍法制备NiO/MgO复合物，再通过NiO/MgO、稀土配合物和介孔碳负载稀土，再通过沉积沉淀法和氢气还原负载贵金属铂，制备出高比表面积和高热稳定性的钕钐掺杂的镍镁复合氧化物负载铂Pt/Nd-Sm/NiO/MgO催化剂，并将其用于低温催化燃烧消除VOCs。

本发明提供一种用于催化燃烧消除苯系物催化剂的制备方法。

(1)本发明所提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：