[发明专利]一种具有优异抗氯性及高效催化氧化混合VOCs的三元金属催化剂

说明书

一种具有优异抗氯性及高效催化氧化混合VOCs的三元金属催化剂，属于催化化学与纳米科学领域。首先采用溶剂热法合成了三元金属催化剂纳米粒子，然后采用吸附法把所得纳米粒子负载到TiO₂载体上，最后离心、烘干、焙烧得到PtWM/TiO₂(M＝Ru,Cr,Mn)催化剂，最终达到对含氯VOCs，即三氯乙烯(TCE)优异耐氯性及其对甲苯和TCE共同催化氧化的高效催化剂。本发明制备工艺简单，所得到的PtWM/TiO₂(M＝Ru,Cr,Mn)催化剂具有高酸度，有良好的抗氯性及对甲苯和三氯乙烯共催化氧化反应表现出优异的催化活性。

技术领域

本发明涉及一种有着优异抗氯性的PtWM/TiO₂(M＝Ru,Cr,Mn)催化剂。首先采用溶剂热法制备三元金属催化剂纳米粒子，然后采用吸附法把所得纳米粒子负载到TiO₂载体上，最后离心、烘干、焙烧得到PtWM/TiO₂(M＝Ru,Cr,Mn)催化剂，最终达到对含氯VOCs，即三氯乙烯(TCE)优异抗氯性及其对甲苯和TCE共同催化氧化的高效催化剂。属于催化化学与纳米科学领域。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)即使浓度很低(ppm水平)，也会对人体造成严重伤害。挥发性有机化合物还会对周围环境产生巨大影响，如臭氧产生、二次气溶胶产生和光化学霾。其中，氯化挥发性有机化合物(CVOCs)毒性更严重，化学稳定性强，可降解性低，被认为是有害气体污染物，也被大多数国家列为高有害排放。挥发性有机化合物一旦释放到周围的大气中，并顺风运输，由于其致癌、致畸和诱变作用，将对人类健康产生不利作用。负载型贵金属(Pt、Pd、Rh等)在相对较低的温度下具有较高的去除VOCs的效率。Weon等(S.H.Weon etal.,Applied Catalysis B:Environmental 220(2018)1-8)。许多文献报道，掺杂第二种甚至第三种金属会通过改变催化剂的酸度或与载体形成稳定作用键，从而达到协同作用，使催化剂对VOCs具有较高的活性和耐氯性。例如，hosseini et al.(M.hosseini et al.,Comptes Rendus Chimie 12(2009)654-659),研究了甲苯在一系列双金属催化剂上的氧化反应。结果表明，Au/Pd催化剂的活性优于单一金属Au/Pd催化剂。Barakat等(T.Garcia etal.,Catalysis Letters 97(2004)99-103),研究了Pd-Nb-V/TiO₂催化剂对甲苯氧化的协同作用，表明Nb和V的掺杂增强了VOCs氧化的催化活性。这可以解释为钛转移钯催化剂提高了短链烯烃的氧化效率。Cao等(Z.Zhang et al.,Journal of Catalysis,360(2018)277-289)研究了投到Deacon反应中的活性成分对Cl₂的生产和解吸是有用的。钌和铬负载被广泛应用于催化氯化反应中。M.Priya et al.(M.Priya et al.,Ionics 23(2017)1209-1218)制作了Pt-Sn/MC。为了提高低温下的催化活性，采用双官能配体机制在第二金属Sn表面掺杂Pt。结果表明，Pt-Sn在乙醇基催化剂上具有较高的氧化活性。张等(X.Zhang etal.，Catalysis ScienceTechnology 10(2018)3755-3770)报道了Ru基材料具有较强的裂解C-Cl键和减少Cl沉积的能力，是分离CVOCs的高催化剂。Pt催化剂以其优异的氧化还原性能、激活C-O和C-H的能力，已被用于催化去除VOCs，如苯和甲苯。然而，痕量的CVOCs会使催化剂严重失活甚至中毒。而且在实际工业生产中排放的VOCs种类繁多，因此寻找一种适合于消除混合VOCs的催化剂很可能是未来的一个热门话题。

目前，我们研究了单金属催化剂，双金属催化剂对单组份VOCs如：苯、甲苯、甲烷、三氯乙烯等不同VOCs氧化的催化性能。对于负载型三元金属催化剂研究甚少，对混合VOCs研究也很少。三元金属催化剂同甲苯和TCE共同催化氧化目前还没有文献报道过。

发明内容