[发明专利]催化燃烧挥发性有机化合物的方法

说明书

本发明提供一种催化燃烧挥发性有机化合物的方法，包括：采用含碳包覆氧化镍的纳米复合材料的催化剂，催化挥发性有机化合物进行氧化反应；其中，纳米复合材料含具有外膜和内核的核膜结构，外膜为石墨化碳膜，内核包含氧化镍纳米颗粒，其中纳米复合材料还包含第二金属，第二金属为碱金属和/或碱土金属，第二金属与镍的摩尔比为0.01～0.3。通过采用含该掺杂碱金属和/或碱土金属的石墨碳薄膜包覆氧化镍的纳米复合材料的催化剂，能在较低温度下高效率催化挥发性有机化合物氧化燃烧，有助于解决挥发性有机化合物的净化问题，对于减少大气污染具有重要意义，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化技术领域，具体涉及一种催化燃烧挥发性有机化合物的方法。

背景技术

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是一类常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物。VOCs种类繁多，主要包括烷烃类、芳烃类、酯类、醛类、卤代烃等，绝大部分具有刺激性气味，能够引起中毒、致癌作用，且VOCs是形成光化学烟雾与大气颗粒物质PM2.5的重要来源。作为制造业大国，我国VOCs的排放量已达到了世界第一，其中工业生产排放的VOCs由于其排放浓度高、持续时间长、污染物种类多，不但危害人体健康，且严重地破坏了生态环境。近年来，我国已将VOCs列为一种污染物进行系统的防治，开发高效的VOCs净化技术，控制VOCs的排放量，已成为环保领域的重要课题。

VOCs的净化方法主要有两类：第一类是物理吸收、吸附法，常用于回收高浓度(5000mg/m³)的VOCs，但该方法对低浓度(1000mg/m³)VOCs的净化效果不理想，吸附效率低，且吸附、吸收、洗脱会产生二次废水或固体废弃物。第二类是化学反应法，通过在VOCs中引入氧化剂，将其氧化转化为无毒的化学物质。该方法主要针对中等浓度或者低浓度VOCs的处理。

化学反应法中应用比较广泛的是燃烧技术，燃烧技术具体分为直接火焰燃烧和催化燃烧。直接火焰燃烧是把VOCs当作燃料直接燃烧，需要在600-900℃左右高温下进行，能耗较高，且会因不完全燃烧产生黑烟和异味。催化燃烧则是一个典型的气-固催化反应，其实质是将吸附在催化剂表面的VOCs和O₂催化反应，生成无害的CO₂和H₂O，反应通常在300-500℃下进行，能耗较低，且不会产生二次污染，是一种节能、有效、经济、环保的技术。

催化剂是催化燃烧技术的核心。目前研究报道的催化燃烧VOCs的催化剂主要有贵金属催化剂和非贵金属氧化物催化剂。其中，贵金属催化剂(如Pt、Ru、Au、Pd等)性能较好，但价格昂贵；非贵金属氧化物催化剂(如Co₂O₃、MnO₂、CeO₂、CuO、TiO₂和钙钛矿等)成本低廉，但其催化活性较低。

因此，开发成本低、活性高的催化剂，是VOCs催化燃烧领域亟待解决的问题。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种催化燃烧挥发性有机化合物的方法，通过采用掺杂碱金属和/或碱土金属的石墨碳薄膜包覆氧化镍的纳米复合材料作为催化剂，能在较低温度下高效率催化VOCs氧化燃烧，有助于解决VOCs的净化问题，对于减少大气污染具有重要意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：