[发明专利]抗碳烟型的核壳结构催化剂的制备方法及其应用

说明书

本申请涉及环境催化技术领域，特别是涉及到一种抗碳烟型的核壳结构催化剂的制备方法及其应用，所述方法包括如下步骤：内核制备；硅铝酸盐外壳包裹；选择性刻蚀。本申请通过制备一种抗碳烟型的核壳结构催化剂，以获取具备抵抗碳烟性能的催化剂，后续可使用该催化剂进行燃烧去除VOCs反应的催化，以解决传统贵金属催化剂在处理有机废气时碳烟细颗粒物覆盖催化剂活性中心，致使催化效率低和稳定性差的问题。

技术领域

本申请涉及环境催化领域，特别是涉及到一种抗碳烟型的核壳结构催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

多数挥发性污染物(VOCs)本身具有生物毒性、致癌性、致畸性，而且其在大气中生成的二次污染物如光化学烟雾、二次生物气溶胶颗粒等更会加剧大气污染，进一步降低空气质量，因此亟需发展VOCs点源污染控制技术。通常VOCs污染控制措施分为回收利用和销毁技术两大部分，其中销毁技术中的催化燃烧技术由于其高效催化性能和经济可行性而具有广阔的应用前景。

贵金属负载型催化剂由于其高效的VOCs催化性能，在VOCs催化燃烧领域被广泛应用，但其应用成本高、高温易烧结、易积碳及易受碳烟污染等特性也导致其稳定性较差。在实际工业应用中，纳米级别的碳烟难以通过除尘装置去除，与废气一同被带入到催化燃烧反应器中，容易累积在催化剂的表面，对催化燃烧去除VOCs反应的稳定性造成影响。纳米级别的碳烟附着在贵金属负载型催化剂的表面负载的贵金属颗粒上，覆盖了反应位点，减弱了催化活性并缩短了催化剂使用的寿命。具有丰富氧空位的稀土金属铈氧化物和过渡金属锰氧化物型催化剂都对碳烟具有优秀的去除效果。有研究报道，20Mn₃O₄/CeO₂ MSs催化剂在478℃能够去除催化剂与碳烟混合体系中的90％以上碳烟，比纯碳烟要降低近200℃。但贵金属负载型催化剂本身具有高温易团聚烧结的特性，难以通过高温去除碳烟。因此，如何获取具备抵抗碳烟特性的高稳定性催化剂是目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的主要目的为提供一种抗碳烟型的核壳结构催化剂的制备方法及其应用，旨在获取具备抵抗碳烟特性的高稳定性催化剂。

为了实现上述发明目的，本申请提出一种抗碳烟型的核壳结构催化剂的制备方法，所述核壳结构催化剂为贵金属负载核壳结构催化剂M₁-MO_x@HMAS，所述核壳结构催化剂通过反相微乳法在内核上包裹一层核壳结构的硅铝酸盐外壳获得，所述制备方法包括如下步骤：

内核制备：将贵金属前驱体溶液加入均匀分散了载体的有机溶液中，得到第一悬浮液，向所述第一悬浮液加入PVP并搅拌均匀，然后置于油浴锅加热还原，得到第一产物溶液，对所述第一产物溶液进行纯化处理，得到贵金属负载内核；

硅铝酸盐外壳包裹：将所述贵金属负载内核均匀分散于超纯水中，得到悬浊液A；同时，往乙醇中加入氨水并搅拌均匀，得到悬浊液B；将所述悬浊液A和所述悬浊液B进行混合及搅拌均匀，得到混合溶液；在剧烈搅拌所述混合溶液的条件下缓慢滴加硅源，待搅拌均匀后，得到第二悬浊液，将所述第二悬浊液进行纯化处理，得到M₁-MO_x@SiO₂；

选择性刻蚀：将所述M₁-MO_x@SiO₂均匀分散于超纯水中，然后向其加入表面活性剂，待所述表面活性剂均匀分散后，加入弱碱性盐及无机铝源，并加热刻蚀，得到第三悬浊液，将所述第三悬浊液进行离心分离，获取第三沉淀物，对所述第三沉淀物进行纯化处理，得到纯化沉淀物，将所述纯化沉淀物分散于超纯水中，然后进行水热反应，以获取水热反应产物，对所述水热反应产物进行纯化，并置于马弗炉中焙烧，得到粉末，将所述粉末溶于甲醇中，并添加硼氢化钠水溶液以进行还原反应，将还原产物进行纯化，得到贵金属负载的M₁-MO_x@HMAS催化剂。