[发明专利]一种催化氧化催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种催化氧化催化剂，所述催化剂包括活性组分、改性载体及带孔陶瓷，其中，所述活性组分为贵金属RuO₂，改性载体为复合金属氧化物；所述活性组分负载于改性载体上，负载活性组分的改性载体涂覆于所述带孔陶瓷上。本发明还提供了CVOCs催化氧化催化剂的制备方法，通过采用沉积‑沉淀法将TiO₂或Al₂O₃载体改性，将Ru前躯体氧化成RuO₂纳米颗粒溶胶，然后将其负载于改性的载体上，最后与粘结剂一起混合涂覆于带孔陶瓷载体，经过焙烧后得到所述催化剂。该催化剂应用在催化燃烧CVOCs中具有较高的催化活性，且催化稳定性优异。

技术领域

本发明属于VOCs治理领域，涉及一种催化氧化催化剂，更具体地涉及一种蜂窝陶瓷载体的RuO₂/改性TiO₂或Al₂O₃催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，即VOCs)是大气中形成雾霾并导致光化学烟雾和破坏臭氧层的主要原因之一，严重危害着人类的生命健康。常见的VOCs主要包括烷烃、烯烃、卤代烃、醇、醛、醚、酯等，其中含氯挥发性有机物(CVOCs)危害性尤为严重，主要有氯代烷烃、氯代烯烃、氯代芳烃等，其来源主要是医药、农药及部分精细化工生产企业。CVOCs治理的方法包括吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法等回收技术，以及催化氧化法、直接燃烧法、生物降解法、光催化法、低温等离子体降解法等销毁技术。催化氧化法具有转化率高，起燃温度低，运行能耗低以及副产物少等优势，是一种消除CVOCs的优势技术。

催化氧化过程的核心是催化剂。催化氧化处理CVOCs的催化剂可分为以Pt、Pd和Ru基为主的贵金属催化剂和以过渡金属为主的非贵金属催化剂。Pt、Pd基贵金属催化剂催化活性好，但价格高，对高温和氯中毒敏感。Ru基贵金属催化剂能催化Deacon反应的发生，使Cl从催化剂表面脱除，使催化剂有较高的活性和稳定性。过渡金属复合氧化物价格相对低廉，抗中毒性能优良，但活性低于贵金属催化剂。因此，Ru基贵金属催化剂是目前处理CVOCs研究热点。

中国专利文献CN111420697A公开了一种Pt/Ce-USY催化剂，对含氯及非含氯VOCs均具有良好的低温催化氧化活性和稳定性。中国专利文献CN108295852B公开了一种Ru/Ce-Zr催化剂，该催化剂处理CVOCs在较低的温度下仍保持较好的活性和转化率。中国专利文献CN112108191A公开了一种RuCo双金属纳米粒子载体催化剂，该催化剂的制备工艺简单、成本低、纳米粒子形貌规整可控，对含氯及非含氯VOCs均具有良好的低温催化氧化活性和稳定性；但是，纳米材料由于其表面活性高，容易结块或改变表面结构，从而降低其催化效果。而且，这些研究大部分都只停留在贵金属负载阶段，并未进行后续涂覆及活性研究，工业装置处理CVOCs使用的催化剂都是陶瓷涂覆成型的，有的合成工艺较复杂，例如将金属氧化物与分子筛一起制备改性载体负载贵金属，放大效应较明显，实现工业化困难较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化活性高、且催化稳定性优异的催化氧化催化剂及其制备方法，并应用于二氯甲烷、氯苯等CVOCs的催化燃烧性能。具体的，通过采用沉积-沉淀法将TiO₂或Al₂O₃载体改性，将Ru前躯体氧化成RuO₂纳米颗粒溶胶，然后将其负载于改性的载体上，最后与粘结剂一起混合涂覆于带孔陶瓷载体，经过焙烧后得到所述催化剂。该催化剂应用在催化燃烧CVOCs中具有较高的催化活性和稳定性。本发明对催化剂的制备进行了系统的研究(载体改性、贵金属负载和带孔陶瓷涂覆)，工艺流程简单，催化活性较佳，工业化可行性大。

为实现上述目的之一提供一种催化氧化催化剂，本发明采用了如下的技术方案：