[发明专利]一种用于VOCs气体催化燃烧的镍基催化剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于VOCs气体催化燃烧的镍基催化剂及制备方法，通过泡沫镍作为载体，通过MOF负载Co、Ce、Ni以并将负载催化剂活性组分的MOF与涂附铝溶胶的泡沫镍制备成CoCe泡沫镍催化剂；多孔泡沫镍作为载体，减少了催化剂的活性组分的团聚，通过活性组分形成MOF前驱体并负载在泡沫镍上，多孔泡沫镍和MOF的共同作用实现了催化剂活性组分的均匀分散；同时金属组分Co、Ce、Ni相互配合，特别是Ni的MOF结构与泡沫镍的同金属协同作用，可以使Co和Ce的催化活性得到大幅提升，同时降低催化剂成本，可以在较低用量的Co和Ce的情况下获得良好的催化效果，使得催化剂能够在较低温度下获得高的催化效率。

技术领域

本发明涉及废气处理领域，具体地说是一种用于VOCs气体催化燃烧的镍基催化剂及制备方法。

背景技术

VOCs的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。VOCs不仅污染环境，还危害人体健康。VOCs的来源主要是燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等。其中苯系物包括苯、甲苯、二甲苯等，具有强烈的芳香气味，易燃有毒，被世界卫生组织确定为强烈致癌物质。因此，降低VOCs排放是。

煤化工行业中，包括煤的气化、液化、炼焦以及低温干馏等化学工艺，是VOCs的重点排放行业。在目前的VOCs的处理工艺中，环保部门规定废气VOCs特征污染物及排放限值如下：甲醇，乙二醇，酚类、苯、甲苯分别为50、50、4、20、15mg/m³，VOCs排放被严格要求。VOCs的处理技术主要氧化技术、回收技术和生物技术三类，氧化方法有直接燃烧、热力燃烧、催化氧化、蓄热燃烧等，主要通过化学反应，将挥发性有机物转化成无害的CO2和H2O以及其他无毒的无机化合物，也是工业上应用较多的工艺。催化燃烧技术是降低VOCs排放应用最广泛的技术，也是最有效和经济上最可行的技术之一。这种技术的核心在于催化氧化催化剂。在合适的催化剂作用下，VOCs能够在比直接燃烧过程低得多的温度(250-500℃)下被氧化。但目前的催化氧化催化剂以负载型催化剂为主，较多采用贵金属催化剂，较多催化剂要发挥较高的催化性能需要较高的金属负载量，催化剂需要较高温度才能保持催化活性；同时，部分催化剂VOCs的催化效率、催化剂的稳定性不高，较多催化剂需要负载较多的活性组分才能发挥较好的催化效果。

现有技术中，CN106064087A公开了一种制备VOCs催化燃烧催化剂的方法，利用金属有机骨架三维多孔结构进行金属氧化物的二次负载，活性组分负载量大、纳米级颗粒、分布均匀，但其制备的催化剂的催化氧化效率相对较低，MOF对催化剂的活性提升有限，并难以适用于成分复杂的VOCs的催化燃烧；CN108607544A公开了一种挥发性有机物低温催化氧化催化剂及其制备和应用，其添加高比表面积的γ-氧化铝或H型ZSM-5分子筛载体，提高催化效率，其对VOCs中的不同组分的催化效率差异较大，不具有广泛适用性，特别是不适用于煤化工的VOCs气体处理。

发明内容

本发明提供了一种用于VOCs气体的催化剂及制备方法，其中，用于VOCs气体的催化剂的制备方法为：

步骤1：泡沫金属的预处理

将泡沫镍裁剪成圆形，分别在丙酮、乙醇中超声浸泡，再用去离子水浸泡清洗若干次，后将泡沫镍干燥备用；

步骤2：铝溶胶的制备以拟薄水铝石为原料，通过对其进行分散获得溶胶；

步骤3：涂层制备

将准备好的泡沫镍放入烧杯中，倒入铝溶胶直至浸没泡沫镍，后经过超声、烘箱干燥、焙烧，得到泡沫镍载体；

步骤4：活性组分负载