[发明专利]一种微孔铈镧固溶体负载Pd-Ag催化剂及其应用

说明书

本发明涉及一种微孔铈镧固溶体负载Pd‑Ag催化剂及其应用，属于环境保护领域。本发明的微孔铈镧固溶体负载Pd‑Ag催化剂，采用微孔铈镧固溶体为载体，Pd和Ag为活性组分，催化剂至少含有Ce、La、Pd、Ag四种金属元素，铈镧固溶体Ce_1‑xLa_xO_2‑δ呈氧化铈萤石立方结构，Pd和Ag的总负载量为0.5～2wt.％。该微孔铈镧固溶体负载Pd‑Ag催化剂，可净化室内、车内的空气，去除挥发性有机物。该催化剂室温下能够完全净化甲醛，80℃下能够对苯系物起到净化作用，高空速下转化效率高，适宜应用于室内和车内低浓度VOCs的净化。

技术领域

本发明涉及一种微孔铈镧固溶体负载Pd-Ag催化剂及其应用，具体涉及一种用于室内挥发性有机污染物(VOCs)净化的微孔铈镧固溶体负载Pd-Ag催化剂及其应用。该催化剂以微孔铈镧固溶体为载体，以Pd和Ag为活性组分的催化剂，主要适用于室内或车内低浓度VOCs在中低温下的去除，属于环境保护领域。

背景技术

催化氧化技术是目前挥发性有机污染物(VOCs)净化的常用方法。室内空气中，含有VOCs的浓度通常较低，且由于成本和空间的限制，通常需要采用较高的空速[气体流速/催化剂体积(s^-1)]。高空速下，反应物和催化剂的接触时间较短。增强催化剂的吸附性能，能够增加反应物与催化剂的局部接触时间，更有利于催化氧化反应进行完全，提高VOCs的转化率，抑制CO等副产物的产生。很多研究者指出SBA-15等分子筛材料为载体时，能够使催化剂获得较好的VOCs净化能力。但是，通常没有经过改性的分子筛属于惰性载体的范畴，催化剂的氧化性能主要依赖于贵金属。

众所周知，由于Ce⁴⁺/Ce³⁺的存在，氧化铈具有较好的氧化还原性，负载贵金属后，在金属-载体的相互作用下，催化剂的氧化还原性能够大幅提高。镧掺杂入氧化铈晶格形成铈镧固溶体，能够在不破坏氧化铈萤石立方结构的前提下，进一步增强铈基载体负载型催化剂的氧化还原性能。与氧化铈、铈锆固溶体等其他铈基载体相比，铈镧固溶体的主要优势在于能够活化Ce，使其在氧化还原反应中发挥与贵金属接近的氧化还原效率。因此，铈镧固溶体负载Pd-Ag催化剂严格的说不是真正意义的负载型催化剂，因为载体和金属活性组分之间的界限并不清晰，电子能够在催化剂表面和载体体相之间流动。

目前，很多研究者试图采用相对便宜的Pd替代目前较为常用的Pt，作为VOCs净化催化剂的活性组分。然而，大多数情况下，Pd催化剂的性能较Pt基催化剂还有一定差距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于VOCs净化的微孔铈镧固溶体负载Pd-Ag催化剂，具有净化室内、车内空气的功能。本发明提供了一种双金属微孔催化剂，以微孔铈镧固溶体为载体，Pd和Ag为活性组分，应用于室内、车内VOCs净化领域。

Pd-Ag双金属催化剂，相比于Pd基、Pt基催化剂价格更低廉，铈镧固溶体较传统铈基催化剂对贵金属的分散作用更强，有利于避免Pd和Ag各自团聚、相互割裂，更好的发挥Pd和Ag协同效应。

采用微孔铈镧固溶体为载体，能够增强催化剂对VOCs的吸附能力，使其在高空速下也能保持较高的转化效率，并且能够增强金属-载体间的相互作用，提高贵金属的分散度，最终使微孔铈镧固溶体负载Pd-Ag催化剂获得较高的VOCs净化效率。

室内、车内VOCs的浓度较低，成分也没有工业VOCs那么复杂，从安全角度考虑，室内、车内VOCs净化的操作温度不宜过高，因此不同应用环境下选用的催化剂应有所不同。微孔铈镧固溶体负载Pd-Ag催化剂能够在室温下完全降解低浓度的甲醛，对苯系物起到催化净化作用则需要80℃。夏天太阳暴晒之下，车内VOCs的浓度和温度会显著升高，此时，微孔铈镧固溶体负载Pd-Ag催化剂就能够在不需要加热反应空气的情况下直接发挥苯系物催化净化的作用。