[发明专利]一种低温高活性催化氧化甲苯催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低温高活性催化氧化甲苯催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。将六水合氯铂酸、氯化铱的乙二醇混合溶液及氢氧化钠的乙二醇溶液加入溶有聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇中，利用微波辐照法制备铂铱合金，将离心分离好的合金分散在乙醇中，在室温下负载于二氧化铈上，经过干燥、焙烧、还原，最终制得低温高活性催化氧化甲苯催化剂。利用本方法制备得到的铂铱合金催化剂对甲苯进行催化氧化，具有优异的低温催化活性，其中Pt67Ir33/CeO₂样品T₅₀仅需121℃。本申请提供的催化剂及其制备方法，在VOCs催化净化领域拥有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，更具体地说，涉及一种低温高活性催化氧化甲苯催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济和社会的发展，生态环境建设问题越来越重要。挥发性有机化合物(VOCs)是重要的大气污染源之一，会产生臭氧、烟雾等影响环境气候，并且会造成严重的空气污染。其中，甲苯作为典型的芳香烃类化合物，在染料、农药、香料等合成生产中受到广泛应用，但其排放会危害周边环境和人类的身体健康。因此，推进甲苯的治理工作十分重要。在众多治理方法中，催化氧化方法由于处理效率高、无二次污染等优点而备受关注。与过渡金属氧化物相比，Pt、Pd等贵金属催化剂具有优异的催化活性，但其资源有限。除此之外，低温高效是优异催化剂需要具备的重要因素之一，而目前针对于甲苯催化氧化的催化剂在低温区(＜140℃)活性不高。因此，为能够实现对甲苯低能耗高效率的去除，开发具有低温高活性的新型催化剂材料具有重大意义。另一方面，单组分贵金属催化剂存在易烧结、中毒等问题，合金化有助于提高催化剂的化学和热稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明解决的第一技术问题在于提供了一种低温高活性催化氧化甲苯催化剂的制备方法。解决的第二技术问题在于提供上述方法制备得到的低温高活性催化氧化甲苯催化剂。解决的最后一技术问题在于提供所述低温高活性催化氧化甲苯催化剂的具体应用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种低温高活性催化氧化甲苯催化剂的制备方法，包括：将六水合氯铂酸、氯化铱的乙二醇混合溶液及氢氧化钠的乙二醇溶液加入溶有聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇中，利用微波辐照法制备铂铱合金，将离心分离好的合金分散在乙醇中，在室温下负载于二氧化铈上，经过干燥，焙烧，还原，得到催化剂。

进一步的，铂、铱的摩尔比为3∶1-1∶2。

进一步的，铂、铱的摩尔比为3∶1-1∶1。

进一步的，铂、铱的摩尔比为3∶1。

进一步的，铂、铱的摩尔比为1∶1。

进一步的，所述微波辐照法反应温度为150℃，反应时间30min。

进一步的，离心过程采用丙酮离心分离一次，乙醇和正己烷混合溶液离心分离两次。

进一步的，所述二氧化铈是采用六水合硝酸铈在马弗炉中500℃焙烧5h制备得到。

所述方法制备得到的低温高活性催化氧化甲苯催化剂。

所述的低温高活性催化氧化甲苯催化剂在VOCs催化净化中的应用。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本申请针对现在VOCs催化净化技术存在的问题，综合利用Ce的强氧化还原能力和Pt-Ir合金的电子效应、协同效应等，通过优化制备条件，设计合成PtxIry/CeO₂催化剂，为芳烃类VOCs催化氧化反应提供了一种催化性能好、适用范围广、环境污染小的催化剂，在VOCs催化净化领域拥有广阔的应用前景；

(2)本发明所制备的负载于二氧化铈的铂铱合金催化剂催化氧化甲苯，尚未有相关报道，可有效处理甲苯；