[发明专利]一种Pd基催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种Pd基催化剂及其制备方法和用途，所述Pd基催化剂包括金属氧化物的载体以及负载在所属金属氧化物上的Pd催化中心，所述Pd基催化剂的表面及内部含有氮化碳，所述制备方法包括以下步骤：将金属氧化物粉末、二水硝酸钯溶液和三聚氰胺，溶解于溶液中、搅拌并烘干后，氮气气氛下焙烧，得到含有氮化碳的所述Pd基催化剂，可用于低温下甲苯的催化氧化；本发明通过原料中加入三聚氰胺以及在氮气气氛下焙烧，免高温氢还原、无需过滤就可以得到相比现有方案性能略优或持平的甲苯催化剂，所述方法无需复杂设备，简便易操作，节能环保，适合工业大规模生产。

技术领域

本发明属于催化剂合成领域，尤其涉及一种Pd基催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

大气中挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)排放量逐年增加，而VOCs正是形成近地面臭氧污染和大气雾霾的重要前驱物质，严重威胁着生态环境。催化氧化技术因其高效、节能、环保等优点被认为是去除VOCs最可行的技术之一。而催化剂的开发是催化氧化法和催化分解的核心，提高催化剂的活性并降低催化剂的成本是VOCs和臭氧催化研究领域的热点。其中Pd催化剂具有较好的氧化能力，是目前一种去除甲醛、甲苯、二氯甲烷非常有有效的催化剂。人们普遍认为，还原后的金属态Pd是催化剂的活性中心，具有高O₂活化能力的纳米Pd粒子，催化活性更高。

CN107159202A公开了一种锰掺杂的钯负载型催化剂，其制备方法为：将PdCl₂加入碳酸丙二醇酯中，在氢气压力1-4MPa、温度20-60℃的条件下，进行还原反应0.5-3h，得到Pd纳米溶液；将Al₂O₃载体加到Mn(NO₃)₂溶液中经等体积浸渍法浸渍5-15min，干燥后在200-500℃条件下煅烧3h，随后加入到Pd纳米溶液中浸渍5-15min，干燥后在200-500℃条件下煅烧2h，即得所述的催化剂，其可应用于甲苯的催化氧化反应中；该发明制得的催化剂活性组分分散度高、粒径小，在负载量较低的情况下仍能保持较高活性与稳定性，但是使用高压氢气进行还原，危险的同时耗能也高。

CN104138756A公开了一种挥发性有机物(VOCs)低温催化燃烧的负载型介孔炭催化剂RTCC-1及其制备方法。该催化剂通过使用具有独特理化性质的TSC-1介孔炭材料作为载体，消除了传统催化燃烧催化剂活性金属负载量高、成本高的劣势。利用该载体制备的负载型低温催化燃烧催化剂的活性组分为Pd或Pt贵金属中的一种结合氧化铜、氧化铈、氧化锆、氧化硅、氧化铝中的一种或几种氧化物。该催化剂具有非常高的室温催化燃烧活性，可以在室温或者更低的温度下使甲醛、甲苯、苯等挥发性有机物完全催化燃烧。该发明同样采用高温氢气进行还原，尽管催化剂性能好，但是无法避免制备过程的危险性。

CN101927162B公开了一种低温消除苯系物锰铝柱撑蒙脱土负载催化剂及制备和应用，属于催化燃烧技术领域。催化剂为Pt或Pd负载于锰铝柱撑蒙脱土载体上，锰铝柱撑蒙脱土载体的制备是将羟基锰铝离子插入到钠化蒙脱土层间，再通过处理制得的复合材料；锰铝柱撑蒙脱土负载催化剂的制备方法是将硝酸钯或氯铂酸溶液加入到锰铝柱撑蒙脱土浆液中，调节pH至8-10，加入NaBH₄溶液，搅拌、水洗至中性并干燥。该催化剂具有大的比表面积、有序的锰铝柱撑结构和贵金属Pd和Pt负载量少；该催化剂用于低温催化燃烧消除苯系物，具有极高的效率和稳定性，但是使用了NaBH₄对金属元素进行还原，还原剂中的离子，如硼离子、钠离子，容易吸附在催化剂表面从而降低催化剂吸附和分解污染物的能力，不可避免的需要用大量去离子水充分洗涤、过滤去除，造成资源的大量浪费。

因此，亟需开发一种节能环保、操作简单的制备Pd催化剂的方法。

发明内容