一种VOCs催化剂、制备方法及应用技术

提供了一种钙钛矿型催化剂及其制备方法。所述钙钛矿型催化剂包括通式为A

【技术实现步骤摘要】
一种VOCs催化剂、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于能源利用及环境保护
，具体涉及一种钙钛矿型VOCs催化剂、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物(VOCs)是指常温下饱和蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物的总称，其能参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，是污染严重的化学物质。目前，VOCs的污染问题日益严重，并逐步引起环保部门的重视。
[0003]目前，处理挥发性有机废气的方法有吸附吸收法、生物降解处理法、UV紫外光解
‑
等离子法、直接燃烧和催化燃烧法等，其中催化燃烧处理VOCs以其净化率高、起燃温度低、节省能源、工艺简单、无二次污染等特点而被广泛采用。
[0004]VOCs催化燃烧催化剂的研究主要集中在贵金属催化剂(Pt、Pd和Au)和非贵金属氧化物催化剂。其中，Pd催化剂是最成熟、工业应用最广泛的燃烧催化剂，但是其价格昂贵。非贵金属催化剂低温活性差，但其资源丰富、廉价，具有大规模应用的前景。
[0005]在非贵金属催化燃烧催化剂中，钙钛矿型复合金属氧化物(结构通式ABO3)催化剂是最具发展潜力的催化燃烧催化剂之一。
[0006]CN105289602 A公开了一种具有抗硫性能的铈锆复合氧化物负载钙钛矿型催化剂，即先将钙钛矿负载到Ce1‑
y
Zr
y
O2复合氧化物上，再将贵金属助剂负载其上。该催化剂在催化燃烧VOCs过程中具有较高的催化剂反应活性，并且具有较强的抗硫中毒性能。
[0007]CN109999795 A公开了一种用于降解可挥发性有机污染物的凹凸棒粘土负载LaMnO3催化剂(简称LaMnO3/ATP)。
[0008]CN1015283443 A公开了一种用于将钙钛矿基催化剂的催化活性最佳化的方法，将完全合成的钙钛矿结构进行高能球磨以获得较大的比表面积，从而达到提高催化剂活性的目的，但是只通过增加比表面来提高催化活性的方式有一定的局限性。
[0009]钙钛矿型金属氧化物催化剂的稳定性较好，但仍存在着比表面积较低以及高温容易烧结等问题，从而使钙钛矿型催化剂应用受到一定的限制。
[0010]由此，亟需一种新的VOCs催化剂及其制备方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种高比表面积的钙钛矿型催化剂及其制备方法，该催化剂应用于VOCs催化燃烧具有优良的热稳定性，且成本低廉、制备简单。
[0012]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种具有优良热稳定性的高比表面积钙钛矿型催化剂，以催化剂的重量百分比为基准，所述催化剂组成包括钙钛矿型活性组分40～50％，其余为海泡石成分；
[0013]其中，所述钙钛矿型活性组分通式为A
x
B1‑
x
Mn
y
Ti1‑
y
O3，其中，x＝0.1
‑
0.4，y＝0.5
‑
0.8，其中，A为La、Ce中的至少一种，B为Mg、Ca中的至少一种。
[0014]所述催化剂的孔容为0.45mL/g
‑
0.55mL/g，孔径90％为25nm
‑
45nm，比表面积为100m2/g
‑
130m2/g。
[0015]所述催化剂外观可为条形、三叶草形、四叶草形或球形等。
[0016]所述催化剂的堆积密度为0.75
‑
0.90Kg/L，催化剂侧压强度为100
‑
120N/cm。
[0017]本专利技术还提供了上述钙钛矿型催化剂的制备方法，包括：
[0018](1)配制无机酸改性溶液；然后按1:15
‑
30的固液重量比，将海泡石与所述无机酸改性溶液加入到反应器中加热至50
‑
100℃搅拌一段时间，搅拌完成后，用水抽滤洗涤置至中性，干燥、焙烧后得到改性海泡石；
[0019](2)取一定量的步骤(1)中得到改性海泡石和柠檬酸倒入水中，混合均匀，得到第一混合物；
[0020](3)按钙钛矿型活性组分所需的金属元素摩尔比，分别配制A与B的可溶性金属盐的水溶液，并将其分别滴加到步骤(2)得到的第一混合物中，搅拌均匀，得到第二混合物；
[0021](4)配制Mn/TiO2溶胶，然后将配制好的Mn/TiO2溶胶滴加到步骤(3)得到的第二混合物中，搅拌均匀，得到第三混合物；
[0022](5)向步骤(4)得到的第三混合物中加入一定量乙二醇水溶液搅拌均匀；升温至一定温度蒸发水分，使其逐渐变为凝胶；
[0023](6)将步骤(5)获得的凝胶烘干在80
‑
150℃下进行烘干，后移至电炉中加热至引发自燃后恒温；将燃烧灰烬粉碎后加入粘结剂、助挤剂挤制成型，晾干，焙烧后得到所述催化剂。
[0024]其中，所述步骤(1)中，所述水为蒸馏水，搅拌时间为8～12h。
[0025]其中，所述步骤(1)中，所述的海泡石选用α
‑
型海泡石，颜色为白色或浅灰色，避免浅红、淡黄或褐色等。优选的，所述的海泡石为洁白色海泡石或灰白色海泡石，所述洁白色海泡石的质量百分比组成为：SiO
2 66％～68％，MgO 30％～32％，Fe
x
O
y
＜0.2％，余量为Al2O3、CaO；所述灰白色海泡石的质量百分比组成为：SiO
2 65％～67％，MgO 30％～32％，Fe
x
O
y
＜1.0％，余量为Al2O3、CaO。
[0026]其中，所述步骤(1)中，焙烧温度为350～400℃，焙烧时间为4～8h。
[0027]其中，所述步骤(1)中，所述无机酸为硝酸、盐酸或硫酸中的一种，优选的为硝酸；所述无机酸的浓度为0.2～0.4mol/L。
[0028]其中，所述步骤(2)中，所述水为去离子水。
[0029]其中，所述步骤(3)中，所述的A的可溶性金属盐为硝酸镧、硝酸铈中的至少一种；所述的B的可溶性金属盐为硝酸镁、硝酸钙中的至少一种。
[0030]其中，所述步骤(2)中，所述柠檬酸的摩尔数与步骤(3)和步骤(4)中金属离子摩尔数之和的比值为1:2～4。
[0031]其中，所述步骤(4)中，Mn/TiO2溶胶的制备方法包括：
[0032]分别量取一定量的钛酸四正丁酯、无水乙醇和聚乙二醇(PEG600)于反应釜中强力搅拌，向混合液中滴加冰醋酸控制其pH值为4～5；
[0033]然后按钙钛矿型活性组分所需的金属元素摩尔比称量一定量的醋酸锰，加入去离子水溶解后得到Mn(Ac)2溶液；
[0034]将Mn(Ac)2溶液缓慢加入反应釜中，完成后继续搅拌一段时间，即可得到Mn/TiO2溶
胶。
[0035]其中，所述步骤(5)中，所述乙二醇水溶液质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿型催化剂的制备方法，以催化剂的重量百分比为基准，所述钙钛矿型催化剂包括钙钛矿型活性组分40～50％，其余为海泡石成分；其中，所述钙钛矿型活性组分通式为A
x
B1‑
x
Mn
y
Ti1‑
y
O3，其中，x＝0.1
‑
0.4，y＝0.5
‑
0.8，其中，A为La、Ce中的至少一种，B为Mg、Ca中的至少一种；所述钙钛矿型催化剂的制备方法包括：(1)配制无机酸改性溶液；然后按1:15
‑
30的固液重量比，将海泡石与所述无机酸改性溶液加入到反应器中加热至50
‑
100℃搅拌一段时间，搅拌完成后，用水抽滤洗涤置至中性，干燥、焙烧后得到改性海泡石；(2)取一定量的步骤(1)中得到的改性海泡石和柠檬酸倒入水中，混合均匀，得到第一混合物；(3)按钙钛矿型活性组分所需的金属元素摩尔比，分别配制A与B的可溶性金属盐的水溶液，并将其分别滴加到步骤(2)得到的第一混合物中，搅拌均匀，得到第二混合物；(4)配制Mn/TiO2溶胶，然后将配制好的Mn/TiO2溶胶滴加步骤(3)得到的第二混合物中，搅拌均匀，得到第三混合物；(5)向步骤(4)得到的第三混合物中加入一定量乙二醇水溶液搅拌均匀；升温至一定温度蒸发水分，使其逐渐变为凝胶；(6)将步骤(5)获得的凝胶烘干，后将其加热至引发自燃后恒温；其中引燃后通...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜建波，王昊，薛红霞，白志敏，梁卫忠，余汉涛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，
类型：发明
国别省市：