一种用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法技术

本发明专利技术属于环境保护和催化剂技术领域，具体涉及一种用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法。它是由高比表面积ZIF‑67和金属前躯体制成；经过对高比表面积ZIF‑67烘干，以除去吸附的水分；再将金属前躯体与乙醇混合，搅拌溶解，制得溶液；制备的溶液与预处理后的ZIF‑67搅拌混合，静置、干燥、煅烧、冷却至常温即可得到用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂。本发明专利技术催化剂通过选用高比表面积ZIF‑67作为载体，可减少活性组分用量，降低成本，同时有利于污染物在催化剂表面的吸附。提高了对VOCs的催化氧化能力，可高效地低温催化燃烧去除VOCs中的苯系物(甲苯)，且该催化剂成本较低，工艺简单，具有良好的水热稳定性和抗硫性能。

Process for preparing supported catalyst for catalytic combustion of VOCs

The invention belongs to the field of environmental protection and catalyst technology, in particular to a preparation method of a supported catalyst for catalyzing combustion of VOCs. It is composed of high surface area ZIF 67 and metal precursor made by high surface area ZIF; 67 drying to remove adsorbed water; then the metal precursor mixed with ethanol, stirring and dissolving, preparing solution; solution preparation and pretreatment of ZIF after 67 mixing, static drying and calcining and cooling to room temperature to obtain catalyst used for the catalytic combustion of VOCs. The catalyst of the present invention by using high surface area ZIF 67 as carrier, can reduce the amount of active component, reduce the cost, and is conducive to pollutant adsorption on the surface of the catalyst. The catalytic oxidation ability of VOCs was improved, and the benzene (toluene) in VOCs can be removed efficiently by low temperature catalytic combustion. The catalyst has the advantages of low cost, simple process, good hydrothermal stability and sulfur resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法
本专利技术属于环境保护和催化
，具体涉及一种用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法。
技术介绍
精细化工、石油化工、制药等行业排放废气中的挥发性有机物(VOCs)是当前大气环境最典型的污染源，其种类极多，包括：苯系物，烯烃，醇类等。VOCs气体大多有毒，有气味，一些VOCs如苯系物甚至具有强烈的致癌性。目前国家政府及环境保护部门已对其带来的环境污染问题高度重视，关于VOCs的排放标准正在不断加严。因此，寻求经济高效的苯系VOCs排放控制技术成为目前环境催化领域的重要课题之一。目前常见的VOCs控制技术有吸附、吸收、冷凝、膜分离技术、直接燃烧、热氧化、催化燃烧、生物降解、紫外光催化氧化法等。催化燃烧法是废气中的VOCs在催化剂的作用下低温燃烧分解为H2O和CO2的方法，该方法具有操作温度低，辅助材料费用低，去除效率高等优点，被认为是最具前景的控制技术之一。该技术的核心是催化剂。催化剂活性组分的类型、负载量等因素对催化剂活性起决定性作用。同时，由于催化燃烧反应多发生在催化剂表面，因此需要将活性组分负载在载体上以获得大的比表面积，这不仅可以减少活性组分的用量，而且可以提高机械强度，热稳定性和催化活性。因此载体的选择对催化剂性能的优劣也起着至关重要的作用。目前，按催化剂活性组分大体可以分为贵金属催化剂和金属氧化物催化剂。贵金属催化剂活性高、选择性好，催化燃烧VOCs时起燃温度可低至100～200℃，在反应中有其他种类催化剂不可比拟的优势。但是由于贵金属资源稀少、价格昂贵，，处理含氯和含硫的VOCs时很容易中毒，因而其在工业应用难以大规模推广。单一的金属氧化物存在催化剂起燃温度高，催化活性低等问题。而由两种或两种以上的金属(Cu、Mn、Co等)制备得到的复合金属氧化物催化剂，其催化活性明显高于相应的单一金属氧化物，催化燃烧的其燃点降低，成为目前催化燃烧催化剂研究的热点。ZIF-67具有高的孔隙率和好的化学稳定性，由于能控制孔的结构并且比表面积大，比其它的多孔材料作为载体在VOCs催化燃烧催化剂有更广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种保证高催化活性的同时，显著降低活性组分的负载量的用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法，其中：它是由高比表面积ZIF-67和金属前躯体制成；具体制备方法包括以下步骤：1)将高比表面积ZIF-67在80～200℃的温度下焙干3～24小时，以除去高比表面积ZIF-67中吸附的水分；2)将金属前躯体与乙醇混合，搅拌溶解，制得溶液；3)配置溶液的金属前躯体的质量与步骤1)预处理后的ZIF-67的质量比为0.01～0.1，乙醇的用量为步骤1)预处理后的ZIF-67的质量×比孔容；4)将步骤2)制备的溶液和步骤1)预处理后的ZIF-67搅拌混合，静置3～24小时后，置于烘箱内在100～140℃的温度下干燥4～6小时，再放入马弗炉内，在250～350℃的煅烧温度下煅烧4～6小时；5)将煅烧后的物料冷却至常温即可得到用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂。所述高比表面积ZIF-67的比表面积≥800m2/g，比孔容≥0.6mL/g。所述金属前躯体为硝酸钴、硝酸镍、硝酸铁中的任意一种或几种以任意比例的混合物。具体实施方法实施例1本实施例中的一种用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法，其中：它是由比表面积为928m2/g，比孔容位0.65mL/g的高比表面积ZIF-67和金属前躯体制成；具体制备方法包括以下步骤：1)将比表面积为928m2/g，比孔容位0.65mL/g的高比表面积ZIF-67在80℃的温度下焙干3小时，以除去高比表面积ZIF-67中吸附的水分；2)将硝酸钴与乙醇混合，搅拌溶解，制得溶液；3)配置溶液的钴金属的质量与步骤1)预处理后的ZIF-67的质量比为0.01，乙醇的用量为步骤1)预处理后的ZIF-67的质量×比孔容；4)将步骤2)制备的溶液和步骤1)预处理后的ZIF-67搅拌混合，静置3小时后，置于烘箱内在100℃的温度下干燥4小时，再放入马弗炉内，在250℃的煅烧温度下煅烧4小时；5)将煅烧后的物料冷却至常温即可得到用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂。催化剂催化燃烧甲苯的实验结果：催化剂活性评价：将1.0mL压片为20～60目的Co/ZIF-67负载型催化剂装入固定床催化反应装置的石英反应管内，反应体系压片为常压，空气流量为200mL/min，空速为12000h-1，甲苯浓度为1000ppm，温度范围为100～300℃，气相色谱检测结果为：反应温度为100、150、180、200、220、250、300℃时甲苯转化率分别为0.9％、7.3％、37.8％、74.5％、88.6％、99.4％、100.0％。实施例2本实施例中的一种用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法，其中：它是由比表面积为950m2/g，比孔容位0.75mL/g的高比表面积ZIF-67和金属前躯体制成；具体制备方法包括以下步骤：1)将比表面积为950m2/g，比孔容位0.75mL/g的高比表面积ZIF-67在80℃的温度下焙干24小时，以除去高比表面积ZIF-67中吸附的水分；2)将硝酸钴、硝酸镍、硝酸铁与乙醇混合，搅拌溶解，制得溶液；3)配置溶液的钴金属、镍金属、铁金属的质量比为2:2:1，钴金属、镍金属、铁金属的总质量与步骤1)预处理后的ZIF-67的质量比为0.1，乙醇的用量为步骤1)预处理后的ZIF-67的质量×比孔容；4)将步骤2)制备的溶液和步骤1)预处理后的ZIF-67搅拌混合，静置24小时后，置于烘箱内在140℃的温度下干燥6小时，再放入马弗炉内，在350℃的煅烧温度下煅烧6小时；5)将煅烧后的物料冷却至常温即可得到用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂。催化剂催化燃烧甲苯的实验结果：催化剂活性评价：将1.0mL压片为20～60目的Co-Ni-Fe/ZIF-67负载型催化剂装入固定床催化反应装置的石英反应管内，反应体系压片为常压，空气流量为200mL/min，空速为12000h-1，甲苯浓度为1000ppm，温度范围为100～300℃，气相色谱检测结果为：反应温度为100、150、180、200、220、250、300℃时甲苯转化率分别为0.8％、15.8％、59.8％、94.5％、100.0％、100.0％、100.0％。催化剂稳定性评价：将1.0mL的20～60目的Co-Ni-Fe/ZIF-67负载型催化剂装入固定床催化反应装置的石英反应管内，反应体系压片为常压，空气流量为200mL/min，空速为12000h-1，甲苯浓度为1000ppm，温度范围为220℃，用气相色谱检测。实施例3本实施例中的一种用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法，其中：它是由比表面积为950m2/g，比孔容位0.65mL/g的高比表面积ZIF-67和金属前躯体制成；具体制备方法包括以下步骤：1)将比表面积为950m2/g，比孔容位0.65mL/g的高比表面积ZIF-67在140℃的温度下焙干14小时，以除去本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法，其特征在于：它是由高比表面积ZIF‑67和金属前躯体制成，具体制备方法包括以下步骤：1)将高比表面积ZIF‑67在80～200℃的温度下焙干3～24小时，以除去高比表面积ZIF‑67中吸附的水分；2)将金属前躯体与乙醇混合，搅拌溶解，制得溶液；3)配置溶液的金属前躯体的质量与步骤1)预处理后的ZIF‑67的质量比为0.01～0.1，乙醇的用量为步骤1)预处理后的ZIF‑67的质量×比孔容；4)将步骤2)制备的溶液和步骤1)预处理后的ZIF‑67搅拌混合，静置3～24小时后，置于烘箱内在100～140℃的温度下干燥4～6小时，再放入马弗炉内，在250～350℃的煅烧温度下煅烧4～6小时；5)将煅烧后的物料冷却至常温即可得到用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于催化燃烧VOCs的负载型催化剂的制备方法，其特征在于：它是由高比表面积ZIF-67和金属前躯体制成，具体制备方法包括以下步骤：1)将高比表面积ZIF-67在80～200℃的温度下焙干3～24小时，以除去高比表面积ZIF-67中吸附的水分；2)将金属前躯体与乙醇混合，搅拌溶解，制得溶液；3)配置溶液的金属前躯体的质量与步骤1)预处理后的ZIF-67的质量比为0.01～0.1，乙醇的用量为步骤1)预处理后的ZIF-67的质量×比孔容；4)将步骤2)制备的溶液和步骤1)预处理后的ZIF-67搅拌混合，静置3～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：银凤翔，刘宁，何小波，李国儒，王朔，
申请(专利权)人：北京化工大学常州先进材料研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32