[发明专利]一种催化臭氧降解VOCs整体式催化剂及其制备与应用

说明书

本发明的一种催化臭氧降解VOCs整体式催化剂，属于催化臭氧氧化VOCs技术领域，包括无机陶瓷和分子筛，所述分子筛负载于无机陶瓷上，所述无机陶瓷比表面积为30～250m²/g；无机陶瓷表面包括微孔，微孔孔径为5～10微米；所述分子筛比表面积为300～600m²/g，分子筛的硅铝比不小于5；且分子筛上负载有非贵金属氧化物，非贵金属氧化物占分子筛质量分数的0.5～10％；所述无机陶瓷的表面涂覆有硅溶胶，并且在催化剂制备过程中使用有机造孔剂；通过所述无机陶瓷的表面涂覆有硅溶胶和有机造孔剂的处理，充分发挥活性组分催化作用的同时提高传质效率和涂层机械稳定性。

技术领域

本发明属于催化臭氧氧化VOCs技术领域，更具体地说，涉及一种催化臭氧降解VOCs整体式催化剂及其制备与应用。

背景技术

催化剂作为催化过程的核心，是催化研究领域的重点关注内容之一。以Pt、Pb、Au、Ag为代表的贵金属催化剂虽然具有起燃温度低、催化活性高、不易产生二次污染物的优点，但其成本过高，热稳定性差，使用过程易损失且容易发生催化剂中毒现象，这极大地限制了贵金属催化剂在工业上的应用。目前常采用非贵金属的氧化物替代贵金属以降低催化剂制备成本，提高应用稳定性。非贵金属氧化物催化剂主要包括过渡金属氧化物、钙钛矿型氧化物、尖晶石型复合氧化物等，催化过程中通过过渡金属变价或晶格畸变等方式提供氧空位以起到催化效果。其中过渡金属催化剂凭借丰富的金属种类和较高的催化活性而在工业中应用广泛。

在过渡金属催化剂的常用载体中，Y型分子筛凭借其适宜的孔道结构和可调节的化学性质而得到广泛关注，研究发现非贵金属氧化物在Y型分子筛表面可以获得更好的分散度并表现出更高的催化活性。然而，采用传统的浸渍法将金属氧化负载在Y型分子筛上，往往会使金属氧化物在载体表面发生团聚，不利于催化活性位点的暴露；而且负载金属氧化物的Y型分子筛在涂覆制备为整体式催化剂的过程中，催化效果通常会进一步下降。此外由于粘合力低，负载金属氧化物的Y型分子筛涂层在应用中易脱落。

经检索，公开号为CN104190433A、专利名称为一种用于挥发性有机废气处理的催化臭氧氧化催化剂及其制备方法和应用。该专利中公开了一种有机废气处理的催化臭氧氧化催化剂，催化臭氧氧化催化剂，由载体和活性组分组成，所述载体为氧化铝、氧化硅、沸石或陶瓷球；所述活性组分由氧化锰与助剂组成，所述助剂为铁、镍、钴、铬和钒中的至少一种元素的氧化物，该方案虽然在一定程度上可以提高催化效率，但是催化活性成分如何在载体上更为稳定地负载，仍是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有的催化臭氧氧化VOCs催化剂活性组分在基体上稳定性与传质效率难以平衡的技术问题，提供了一种催化臭氧降解VOCs整体式催化剂，通过硅溶胶和有机造孔剂，充分发挥活性组分催化作用的同时提高传质效率和涂层机械稳定性；

另外供了一种催化臭氧降解VOCs整体式催化剂制备的制备方法；将活性组分混合硅溶胶和有机造孔剂形成涂覆液，涂覆于改性后的堇青石陶瓷基体表面，进一步提高活性组分的传质效率和涂层机械稳定性。

本发明提供一种催化臭氧降解VOCs整体式催化剂，包括无机陶瓷和分子筛，所述分子筛负载于无机陶瓷上，所述无机陶瓷比表面积为30～250m²/g；无机陶瓷表面包括微孔，微孔孔径为5～10微米；所述分子筛比表面积为300～600m²/g，分子筛的硅铝比不小于5；且分子筛上负载有非贵金属氧化物，非贵金属氧化物占分子筛质量分数的0.5～10％；所述无机陶瓷的表面涂覆有硅溶胶，并且催化剂制备过程中使用有机造孔剂。

优选地，所述无机陶瓷与涂层的质量比为(80～98):(2～20)。

优选地，所述无机陶瓷为堇青石陶瓷；和/或所述分子筛为Y型分子筛。

优选地，所述非贵金属氧化物为锰氧化物、铬氧化物、钴氧化物、铜氧化物、铁氧化物、铈氧化物、镍氧化物中的一种。