[发明专利]一种含卤素VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含卤素VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法,属于催化及环境保护领域，该于催化剂为四元金属复合氧化物，其结构形式为Ce_xZr_yM_1‑x‑yO₂，M为Fe、Co、Cu、Mn、Ni、Zn或Mg；x为0.2～0.8，y为0.8～0.2。该催化剂通过将金属前驱体盐按照一定比例均相沉淀制得，本发明的催化剂具有高的含卤素VOCs催化燃烧活性和稳定性，性能接近或优于负载钌的贵金属催化剂。

技术领域

本发明属于催化剂及能源环境领域，具体涉及一种含卤素VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法。

背景技术

VOCs为沸点在50-260℃、室温下饱和蒸汽压大于133.322Pa的有机化合物。VOCs来源包括人为源和自然源，目前我国工业源VOCs的排放量约占人为源VOCs排放量的一半左右，而未来我国工业污染源的VOCs排放总量将呈现大幅度增长的趋势，工业排放量最大的物质为三苯类(苯、甲苯、二甲苯)和卤代烃类，三苯物质和卤代烃同时也是高毒性的物质，多种挥发性卤代烃被认为具有“三致效应”(致癌、致畸、致突变)或可疑“三致效应”。因此，对于含挥发性卤代烃污染物的排放和控制研究一直是科研工作者关注的热点。工业VOCs的末端控制技术很多，大体可以分为两大类:即回收技术和销毁技术。回收技术是通过物理的方法，改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机污染物的方法，主要包括吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离技术等。销毁技术是通过化学或生化反应，用热、光、催化剂或微生物等将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害小分子化合物的方法，主要包括高温焚烧、催化燃烧、生物氧化、低温等离子体破坏和光催化氧化技术等。催化燃烧具有适用范围广、起燃温度低、能耗低、净化效率高、无二次污染等优点，使其成为处理VOCs的主流技术和发展方向。

VOCs催化剂分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂，贵金属催化剂(如Pt、 Pd和Au等)与非贵金属催化剂相比，这类催化剂具有起燃温度低、燃烧完全、副产物少等优点。但是这类催化剂主要缺点是贵金属在反应过程中易受到Cl₂、Br₂、HCl以及HBr毒化而失活，这是由于贵金属和氯/溴物种之间存在较强的相互作用，并且在高温情况下贵金属容易流失从而导致催化剂失活。另外，贵金属价格昂贵以及资源短缺，这也一定程度上限制了贵金属催化剂的应用。

高活性非贵金属燃烧催化剂包括单一过渡金属氧化物及其负载型催化剂、复合过渡金属氧化物及其负载型催化剂、钙钛矿型催化剂。钙钛矿的比表面积小、强度低。钙钛矿型催化材料的研究主要集中在结构掺杂或将其负载在大比表面积的载体上，性能得到较大改善，但还存在不少问题。单一金属氧化物及其负载型催化剂由于结构简单、制备方便、活性较高，一直得到广泛的研究。由于单一金属氧化物催化剂无论从活性、抗中毒性以及催化剂热稳定性等方面都存在一定的缺陷，因此人们通过对单一金属氧化物催化剂中添加助剂制备复合金属氧化物催化剂或对载体进行改性来提高催化剂的性能。CeO₂等具有良好储放氧能力的稀土金属氧化物，由于在高温下易烧结，会引起催化剂失活。将 Zr⁴⁺掺入CeO₂晶格中形成Ce-Zr固溶体能显著提高催化剂的热稳定性和氧化还原能力。Ce_xZr_yM_1-x-y多组分进行掺杂可以进一步提高催化剂的活性。

发明内容

本发明的目的就是降低燃烧催化剂成本同时开发催化活性高、催化稳定性强、二次污染少的用于含卤素VOCs催化燃烧的催化剂。

本发明提供了一种含卤素VOCs催化燃烧催化剂，该催化剂为Ce_xZr_yM_1-x-yO₂四元复合金属氧化物。其中M为Fe、Co、Cu、Mn、Ni、Zn、Mg，x介于0.2～ 0.8之间，y介于0.8～0.2之间。

一种卤素VOCs催化燃烧催化剂的制备方法，具体步骤如下：