專利名稱:催化燃燒催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種用于有機(jī)廢氣催化燃燒凈化處理的以蜂窩陶瓷為載體負(fù)載Ce-La-Mn-Zr-Ag-O復(fù)合氧化物催化劑及其制造方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)揮發(fā)性化合物(VOCs)多產(chǎn)生于石油化工、油漆、電鍍、印刷、涂料、輪胎制造等工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程。這些揮發(fā)性有機(jī)物如不經(jīng)處理直接排入大氣會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。在處理VOCs的眾多技術(shù)中，催化燃燒是一種有效處理技術(shù)(Amor J N.Environmentalcatalysis[J].Appl Catal BEnvironmental，1992，1(4)221-256.)。用于催化燃燒的催化劑主要有貴金屬型催化劑和非貴金屬?gòu)?fù)合氧化物型催化劑(尹維東，欒志強(qiáng)，喬惠賢，李巖.VOCs控制催化劑的研制[J].中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2004，22(8)571-574.)。其中貴金屬型催化劑對(duì)許多有機(jī)物表現(xiàn)出良好的催化燃燒性能，但因貴金屬資源短缺，使用受到限制。在價(jià)格較低廉的非貴金屬催化劑中，鈣鈦礦型(ABO3)復(fù)合氧化物具有穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，且表現(xiàn)出較高的催化性能，有望取代催化燃燒用貴金屬催化劑(Fabbrini L，Rossetti I，F(xiàn)orni L.Effect of primer on honeycomb-supported La0.9Ce0.1CoO3±δperovskite for methane catalytic flameless combustion[J]. Appl Catal BEnvironmental，2003，44107-116.)目前現(xiàn)有的催化燃燒催化劑大多采用蜂窩陶瓷載體催化劑，該類催化劑以蜂窩狀陶瓷為基體，在其上涂覆活性氧化鋁或其與稀土氧化物固溶體粉末混合薄層作為第二載體，然后再擔(dān)載貴金屬等活性組份而成。這類催化劑雖具有使用壓力降較低、吸附表面積大、安裝組合方便的優(yōu)點(diǎn)，但仍存在著第二載體涂覆不牢固，容易從陶瓷載體上脫落，且催化劑活性組分尤其是貴金屬組分，有相當(dāng)一部分被氧化物覆蓋，造成催化劑使用壽命短、貴金屬使用效率低；催化劑制備工藝復(fù)雜，并且使用了貴金屬成分，增加了催化劑的制備成本等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的蜂窩陶瓷載體催化劑所存在的使用壽命短，催化性能較差；催化劑制備工藝復(fù)雜，制備成本高的不足之處，提供一種具有性能優(yōu)良、制造方法簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的催化燃燒催化劑及該催化劑的制備方法。
本發(fā)明的催化燃燒催化劑是一種蜂窩陶瓷負(fù)載Ce-La-Mn-Zr-Ag-O復(fù)合氧化物催化劑，其中，復(fù)合氧化物組成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的物質(zhì)的量的比為1.5～3.5∶1.5～4∶3～6∶0.3～2∶0.2～1，催化劑活性組份的含量為2％～25％。
催化燃燒催化劑的制備方法為將一定配比的活性組成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的前驅(qū)物和一定量的有機(jī)酸或乙二醇或二者的混合物混合，加適量的硝酸或水溶解，得前驅(qū)物溶液，在前驅(qū)物溶液中浸漬蜂窩陶瓷載體，然后干燥、焙燒制得催化劑。其中，所用的有機(jī)酸為檸檬酸、蘋果酸和酒石酸中的一種或其組合。
本發(fā)明的有機(jī)廢氣凈化處理催化燃燒催化劑的制備步驟如下(1)按復(fù)合氧化物組成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的物質(zhì)的量的比為1.5～3.5∶1.5～4∶3～6∶0.3～2∶0.2～1計(jì)量，稱取分別含有Ce、La、Mn、Zr、Ag元素的前驅(qū)物硝酸鹽或氧化物或氫氧化物，和一定量的有機(jī)酸或乙二醇或二者的混合物混合，加適量的硝酸或水溶解，得前驅(qū)物溶液。其中，所用的有機(jī)酸或乙二醇或二者的混合物總的物質(zhì)的量是活性組份前驅(qū)物中過(guò)渡金屬離子總的物質(zhì)的量的0.2～4倍；(2)按催化劑活性組份的含量為2％～25％計(jì)算，稱取一定量的蜂窩陶瓷載體，將其浸于前驅(qū)物溶液中，取出浸漬蜂窩陶瓷，除去蜂窩陶瓷通道內(nèi)殘余溶液，保持蜂窩陶瓷的通透性；(3)將浸漬蜂窩陶瓷在室溫下放置0.5～24小時(shí)晾干，再于80～120℃干燥0.5～12小時(shí)，得干燥蜂窩陶瓷；(4)將干燥蜂窩陶瓷在馬弗爐中400～650℃焙燒0.5～2小時(shí)，得一次焙燒催化劑；(5)將一次焙燒催化劑重復(fù)(2)～(4)步驟二～三次，至前驅(qū)物溶液浸漬吸附完全，最后一次在400～650℃焙燒1～6小時(shí)，即制成催化燃燒催化劑成品。
其中，所用的有機(jī)酸為檸檬酸、蘋果酸和酒石酸中的一種或者其組合。
本發(fā)明催化燃燒催化劑與現(xiàn)有的蜂窩陶瓷載體催化劑相比，具有性能優(yōu)良、制造方法簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明催化燃燒催化劑及其制備方法作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例將1.15gLa(OH)3溶于50％硝酸溶液中，與0.53g Zr(NO3)4·5H2O、2.16g Ce(NO3)3·6H2O、4.46g 50％ Mn(NO3)2溶液、0.36g AgNO3、5.21g檸檬酸混合，再溶于適量的去離子水，得前驅(qū)物溶液。將30.16g堇青石蜂窩陶瓷浸入前驅(qū)物溶液浸漬吸附，0.5～5分鐘后取出，吹出蜂窩通道內(nèi)殘余溶液，將浸漬后的堇青石蜂窩陶瓷在室溫至50℃晾至表面干燥，再于120℃干燥1小時(shí)，然后于馬弗爐中500℃焙燒1小時(shí)。重復(fù)上述過(guò)程2～3次，可將前驅(qū)物溶液浸漬吸附完全，最后一次在馬弗爐中500℃焙燒4小時(shí)，即制成催化燃燒催化劑。
將本發(fā)明上述實(shí)施例中所制備的催化燃燒催化劑制成圓柱形，裝填于固定床催化燃燒反應(yīng)器中，分別以甲苯和乙酸乙酯的催化燃燒作為探針?lè)磻?yīng)，進(jìn)行有機(jī)廢氣的催化燃燒性能評(píng)價(jià)，蜂窩陶瓷催化劑裝填規(guī)格為直徑20mm、長(zhǎng)40mm，經(jīng)空氣載帶甲苯或乙酸乙酯流經(jīng)反應(yīng)器，在空氣中的含量(4±0.2)g·m-3，空速10000h-1。以甲苯或乙酸乙酯燃燒掉50％所需的入口溫度表示為起燃溫度(T50)，燃燒掉100％所需的最低入口溫度表示為完全燃燒溫度(T100)。結(jié)果見表1。
表1 催化燃燒催化劑的甲苯和乙酸乙酯催化燃燒效果
通過(guò)實(shí)驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的催化劑用于有機(jī)廢氣催化燃燒凈化處理時(shí)，具有優(yōu)良的低溫催化燃燒性能，且本發(fā)明的催化劑，其制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低而易于推廣。
權(quán)利要求
1.一種催化燃燒催化劑，其特征在于它由載體和催化劑活性組份組成，載體為蜂窩陶瓷，催化劑活性組份為Ce-La-Mn-Zr-Ag-O復(fù)合氧化物，其中，復(fù)合氧化物組成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的物質(zhì)的量的比為1.5～3.5∶1.5～4∶3～6∶0.3～2∶0.2～1；其中催化劑活性組份的含量為2％～25％。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的催化燃燒催化劑，其特征在于該催化燃燒催化劑的制備方法為將一定配比的活性組成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的前驅(qū)物和一定量的有機(jī)酸或乙二醇或二者的混合物混合，加適量的硝酸或水溶解，得前驅(qū)物溶液，在前驅(qū)物溶液中浸漬蜂窩陶瓷載體，然后干燥、焙燒制得催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的催化燃燒催化劑，其特征在于在所述的催化燃燒催化劑的制備方法中所用的有機(jī)酸為檸檬酸、蘋果酸和酒石酸中的一種或者其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的催化燃燒催化劑，其特征在于該催化燃燒催化劑的制備方法包括以下步驟(1)按復(fù)合氧化物組成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的物質(zhì)的量的比為1.5～3.5∶1.5～4∶3～6∶0.3～2∶0.2～1計(jì)量，稱取分別含有Ce、La、Mn、Zr、Ag元素的前驅(qū)物硝酸鹽或氧化物或氫氧化物，和一定量的有機(jī)酸或乙二醇或二者的混合物混合，加適量的硝酸或水溶解，得前驅(qū)物溶液，其中，所用的有機(jī)酸或乙二醇或二者的混合物總的物質(zhì)的量是活性組份前驅(qū)物中過(guò)渡金屬離子總的物質(zhì)的量的0.2～4倍；(2)按催化劑活性組份的含量為2％～25％計(jì)算，稱取一定量的蜂窩陶瓷載體，將其浸于前驅(qū)物溶液中，取出浸漬蜂窩陶瓷，除去蜂窩陶瓷通道內(nèi)殘余溶液，保持蜂窩陶瓷的通透性；(3)將浸漬蜂窩陶瓷在室溫下放置0.5～24小時(shí)晾干，再于80～120℃干燥0.5～12小時(shí)，得干燥蜂窩陶瓷；(4)將干燥蜂窩陶瓷在馬弗爐中400～650℃焙燒0.5～2小時(shí)，得一次焙燒催化劑；(5)將一次焙燒催化劑重復(fù)(2)～(4)步驟二至三次，至前驅(qū)物溶液浸漬吸附完全，最后一次在400～650℃焙燒1～6小時(shí)，即制成催化燃燒催化劑成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的催化燃燒催化劑，其特征在于在催化燃燒催化劑的制備方法中所用的有機(jī)酸為檸檬酸、蘋果酸和酒石酸中的一種或者其組合。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于有機(jī)廢氣催化燃燒凈化處理的以蜂窩陶瓷為載體負(fù)載Ce－La－Mn－Zr－Ag－O復(fù)合氧化物催化劑及其制造方法。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的蜂窩陶瓷載體催化劑所存在的使用壽命短，催化性能較差；催化劑制備工藝復(fù)雜，制備成本高的不足之處，提供一種具有性能優(yōu)良、制造方法簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的催化燃燒催化劑及該催化劑的制備方法。本發(fā)明催化燃燒催化劑的制備方法為將一定配比的活性組成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的前驅(qū)物和一定量的有機(jī)酸或乙二醇或二者的混合物混合，加適量的硝酸或水溶解，得前驅(qū)物溶液，在前驅(qū)物溶液中浸漬蜂窩陶瓷載體，然后干燥、焙燒制得催化劑。
文檔編號(hào)B01J37/02GK1990103SQ200510062205
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月26日
發(fā)明者謝云龍, 羅孟飛, 何邁 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan