[发明专利]一种用于1,2-二氯乙烷低温催化燃烧的负载钌钴合金纳米催化剂

说明书

一种用于1,2‑二氯乙烷低温催化燃烧的负载钌钴合金纳米催化剂，属于纳米科学和催化燃烧环保术领域。将RuCo双金属纳米粒子负载到载体上，经过焙烧后形成RuCo/meso‑MgO、RuCo/meso‑Al₂O₃和RuCo/HZSM‑5催化剂。制备方法为：以乙酰丙酮钌、乙酰丙酮钴、异丙醇铝、ZSM‑5分子筛等为原料，采用软模版‑溶剂热法和离子交换法制备出不同酸碱性多孔载体，然后通过油相一步法制备出RuCo双金属纳米粒子，然后采用吸附法将其负载到介孔载体上。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，有着良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于1,2-二氯乙烷高效低温催化消除的不同酸碱性多孔载体(MgO、Al₂O₃或HZSM-5)负载RuCo合金纳米粒子催化剂及其制备方法，并提供了一种用于催化消除环境中含氯挥发性有机物的方法。属于纳米科学和催化燃烧技术领域。

背景技术

含氯挥发性有机化合物(CVOCs)属于高毒性的、致癌的、对生物系统会造成持久的、积累性影响的有机污染。多数含氯有机化合物具有良好的稳定性和热稳定性，不易被分解或生物降解,对环境造成持久性的污染。其中1,2-二氯乙烷是一种典型的非芳香脂肪烃类氯化物，产生于氯碱工业、制革、洗涤、制药等行业,其通过排放或泄漏可进入大气环境。由于这些排放过程都是关乎国计民生的工业过程，大量CVOCs的排放不可避免。因此，从源头上消除污染尚不具备可能性，而采用后处理的方法消除1,2-二氯乙烷所带来的污染成为唯一可行的途径。

在所有CVOCs消除技术中，催化燃烧由于其操作温度低(250～550℃)、无二次污染、消除污染物浓度宽、产物(CO₂、HCl、H₂O)选择性高等特点而成为目前广泛使用的方法之一。用于含氯有机化合物低温催化燃烧的常用催化剂可分为负载贵金属、固体酸、过渡金属氧化物等。贵金属催化剂存在价格相对昂贵、氯代反应活性高，在高温区易因为贵金属的流失而导致失活，使得贵金属催化剂的应用受到限制，而过渡金属氧化物和固体酸催化剂，具有适宜的酸性质、良好的热稳定性和低廉的价格等优点，但是容易积碳和低温活性较差。因此，在贵金属中掺杂一种过渡金属形成双金属纳米粒子并将其负载于具有介孔结构的不同酸碱性的载体上，有利于活性相的高分散，从而提高催化活性，降低贵金属用量、提高热稳定性和抗氯中毒性能的一种有效方法。本课题组已成功制备了Pt_xCo/meso-MnO₂和mPt-nMnO_x/meso-CeO₂催化剂，分别用于甲醇和甲苯的催化燃烧(J.Yang,et al.,Catal.Today2019,332:168-176；X.H.Fu,et al.,Appl.Catal.A 2020,595:117509)。据我们所知，目前尚无RuCo合金纳米粒子负载于不同酸碱性多孔载体(MgO、Al₂O₃或HZSM-5)的催化剂的制备及其对1,2-二氯乙烷低温催化消除的报道。

发明内容

本发明的目的在于先利用油相一步法制备尺寸均匀的RuCo合金粒子(直径为2.0nm左右)，然后采用物理吸附法将其均匀分散负载到多孔结构的碱性载体MgO(采用水热-软模板法制备)、两性载体Al₂O₃(采用软模板焙烧法制备)或酸性载体HZSM-5(采用水热-离子交换法制备)表面，经过焙烧形成RuCo/meso-MgO、RuCo/meso-Al₂O₃和RuCo/HZSM-5催化剂，最终达到对1,2-二氯乙烷的高效低温催化氧化。RuCo双金属纳米粒子具有形貌规整的球状结构。RuCo双金属的负载量为0.8-1.5wt％。

本发明的目的在于提供一种低温催化燃烧活性高、催化寿命长且可有效抑制氯代反应发生、抗氯中毒能力强的可用于CVOCs低温燃烧的催化剂。