本发明专利技术公开了一种蜂窝陶瓷型钙钛矿催化燃烧催化剂：以带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷为载体，负载有如式（Ⅰ）所示的催化活性组份，其中Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｏ、Ｍｎ分别代表镧、锶、钴、锰，ｘ＝０～０．７，ｙ＝０～０．７；所述的带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷是在堇青石材质的蜂窝陶瓷表面负载有γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｃｅ↓［ｍ］Ｚｒ↓［１－ｍ］Ｏ↓［２］、ＬａＭｎＡｌ↓［１１］Ｏ↓［１９］、ＢａＭｎＡｌ↓［１１］Ｏ↓［１９］或Ｓｒ↓［１２］Ａｌ↓［１４］Ｏ↓［２１］的金属氧化物涂层，ｍ＝０．１～０．８，所述的蜂窝陶瓷、金属氧化物涂层、催化活性组分的质量比为１．０∶０．０３～０．２∶０．０５～０．１５；本发明专利技术还涉及该催化剂的制备方法和其催化燃烧消除挥发性有机化合物废气的应用；本发明专利技术制得的蜂窝陶瓷型钙钛矿催化燃烧催化剂的堇青石蜂窝陶瓷载体和催化活性组分之间通过一层具有高粘附性和热稳定性的金属氧化物涂层结合，使催化剂具有机械强度高、活性高和热稳定性好的优点；本发明专利技术提供的催化剂制备方法简单、所用原材料价格低廉，具有良好的工业应用前景。Ｌａ↓［１－ｘ］Ｓｒ↓［ｘ］Ｃｏ↓［ｙ］Ｍｎ↓［１－ｙ］Ｏ↓［３］ （Ⅰ）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种蜂窝陶瓷型钙钛矿催化燃烧催化剂及其制备和 催化燃烧应用，特别适用于催化燃烧消除挥发性有机化合物废气。(二)
技术介绍
当今无论是在石油化工、涂料、药物合成、橡胶等生产过程，还 是印刷、烤漆、电子元器件的脱脂、胶片织物涂层等工艺中，都会释 放出苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、甲醛等挥发性有机化合物(Volatile organic compounds,简称VOCs)废气。这些有害气 体大量排放不仅对局部区域生态环境而且对地球环境产生了严重的 影响，是引起大气光化学烟雾、温室效应和臭氧层破坏的原因之一。 同时，挥发性有机废气又是危害人体健康的污染物质。我国新制定的 《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1996)中对甲苯、苯、醛类、 酚类等VOCs废气严格限制了排放速率和排放浓度。传统的VOCs 处理方法，如吸附法、冷凝法、直接燃烧法，均会产生二次污染，而 催化燃烧技术是处理VOCs最有效、最彻底的方法之一，该技术是通 过催化剂作用将有机分子在低温下转化成无害的二氧化碳和水。由于工业排放的有机废气具有低浓度、大风量的特点，因此颗粒 型催化剂由于压降大、强度低，易导致反应器堵塞和催化剂破碎，因 此目前工业普遍应用的催化剂为蜂窝陶瓷型整体结构，活性物种以贵金属，Pt、 Pd为主 。虽然贵金属催化剂对有机废气具有普适性强的特点，但同时也存在价格昂贵、热稳定性差和易中毒失活 等缺点。近年，具有高热稳定性、高 活性的纳米钙钛矿型稀土复合氧化物的出现，为我们寻找一种更廉价 的催化剂材料提供了一条途径。目前蜂窝陶瓷型钙钛矿催化剂制备技术主要分为三种方式(1 ) 整体成型技术，钙钛矿粉末催化剂加入粘合剂通过挤压整体成型成蜂窝陶瓷结构，这种方法制备的 整体催化剂具有很好的活性，但钙钛矿本身不是粘土材料，通过压制 自身很难具有很好的机械强度，因此使用过程中破碎非常严重，同样 也存在原料消耗过大的问题；(2)溶液浸渍法，首 先以高强度的堇青石蜂窝陶瓷为载体，把堇青石浸渍到含金属离子的 硝酸盐中，通过多次浸渍、烘干和焙烧达到一定的负载量。这种方法 操作简单、负载均匀，且活性物种粘附强度高，但堇青石表面吸附的 金属离子在焙烧过程中，由于载体的干扰，无法形成完整的钙钛矿晶 体结构，催化剂活性较低。其次表面金属离子在高温下易与载体发生 相互作用，催化剂容易失活；(3)为使蜂窝陶瓷表面钙钛矿催化剂晶 相完善性，许多研究人员提出首先通过火焰燃烧法制备高结构完整性和高比表面积的钙钛矿催化剂粉末，然后把催化剂粉末加 入水中配置成悬浮液，通过多次湿浸涂法(dip-coating)在堇青石表 面负载钙钛矿粉末催化剂，此法虽然较好地保持了钙钛矿催化剂晶相 和催化活性，但在实际反应过程中，也无法避免钙钛矿与堇青石载体之间的热相互作用。因此如何防止堇青石载体与钙钛矿催化材料相互 作用是制备高热稳定的蜂窝陶瓷型钙钛矿催化剂关键问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种高热稳定性、高粘附性和高活性的蜂 窝陶瓷型钙钛矿催化燃烧催化剂及其制备方法，此方法能有效防止钙 钛矿与堇青石载体相互作用，提高催化剂稳定性和使用寿命。本专利技术 涉及的催化剂适用于催化燃烧消除挥发性有机化合物废气。本专利技术采用的技术方案如下一种蜂窝陶瓷型钙钛矿催化燃烧催化剂，所述的催化剂为以带金 属氧化物涂层的蜂窝陶瓷为载体，负载有组成如式(I )所示的催化 活性组份，所述的带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷是在堇青石材质的蜂窝陶瓷表面负载有Y—Al203、 CemZ"m02 (m=0.1 0.8)、 LaMnAlu019、 BaMnAlnO^或Sr12Al14021 (结构为12SrO7Al203)的金属氧化物涂层，所述的蜂窝陶瓷、金属氧化物、催化活性组分的质量比为i.o :0.03 0.2 : 0.05 0.15;Lai隱xSrxCoyMriLy03 ( I ) 其中La、 Sr、 Co、 Mn分别代表镧、锶、钴、锰，x=0 0.7， y=0 0.7，所述的催化活性组分中如果x=0，催化活性组分为LaCoyMni.y03，如果7=0,催化活性组分为Lai.xSrxMn03，如果x和y都是0，则催化活性组分为LaMn03，这样的催化活性组分，也同样适用本专利技术。所述的蜂窝陶瓷型钙钛矿催化燃烧催化剂的制备方法，按如下步骤进行(1 )制备带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷取y—A1203、 CemZr^C)2 (m=0.1 0.8)、 LaMnAlu019、 BaMnAlu019或Sr12Al14021金属氧化物 粉末和水配成固含量为5 50wtn/。的混合浆液，加入有机酸搅拌形成稳8定的悬浮液，然后将堇青石材质的蜂窝陶瓷浸入所述悬浮液中，充分浸渍后取出，通常需要10~60分钟，干燥后400 85(TC下焙烧，重 复上述操作至蜂窝陶瓷表面的涂层负载量为3 20wt%，即得带金属 氧化物涂层的蜂窝陶瓷；(2)催化活性组分的制备取镧、锶、钴、锰原子比为(l-x): x: y: (l-y)的硝酸盐，x=0 0.7， y=0 0.7，加入去离子水配成镧、 锶、钴、锰硝酸盐溶液，控制总阳离子浓度为0.05 0.1mol/L;再以 氢氧化钠和碳酸钠混合碱液滴入进行共沉淀，所述混合碱溶液的浓度 为5 10wt。/。，控制最终pH为9 11，过滤得到滤饼，滤饼依次用去 离子水、无水乙醇洗涤，干燥后400 85(TC焙烧，制得 LaxSr^C0yMiiLy03钙钛矿粉末，取钙钛矿粉末和有机酸混合，加水得 到固含量为5 50wty。的混合浆液，把浆液放入球磨机球磨1 5小时， 再加入粘结剂混合剧烈搅拌，即得所述催化活性组分的涂覆液；球磨 机转速通常大于150转/分钟；这里所说的固含量指钙钛矿粉末在混 合浆液中的含量；(3)将催化活性组分负载到带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷上 将带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷放入催化活性组分的涂覆液中，充分 浸渍后取出，通常需要10 60分钟，干燥后400 85(TC下焙烧。重 复上述操作至催化活性组分在带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷表面的 负载量以堇青石材质的蜂窝陶瓷质量计达到5 15wt%。所述的步骤(1)和步骤(2)中所述的有机酸为柠檬酸、苹果酸 或酒石酸中的一种或一种以上的混合酸。所述的步骤(1)中有机酸 与金属氧化物粉末的质量比为1:1。所述的步骤(2)中有机酸与钙钛 矿粉末的质量比为l:l。所述的步骤(2)中的粘结剂为聚乙二醇(PEG)、甲基纤维素或羧甲基纤维素中的一种或一种以上的混合粘结剂，粘结剂的用量为所述混合浆液总质量的0.2 2wt%。具体的，本专利技术推荐蜂窝陶瓷型钙钛矿催化剂的制备方法，按如下步骤进行(1 )制备带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷取Y-Ab03、 CemZri.m02 (m=0.1 0.8)、 LaMnAl 019、 BaMnAlu019或Sr12Al14021金属氧化物 粉末和水配成固含量为5 50wte/。的混合浆液，加入与金属氧化物固体 粉末等质量的有机酸搅拌形成稳定的悬浮液，金属氧化物固体粉末优 选超细粉末，然后将堇青石材质的蜂窝陶瓷浸入所述悬浮液中，10-30 分钟后取出，高压气流吹去残留的悬浊液，室温放置0.5 24小时晾 干，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蜂窝陶瓷型钙钛矿催化燃烧催化剂，其特征在于所述的催化剂为以带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷为载体，负载有如式（Ⅰ）所示的催化活性组份，所述的带金属氧化物涂层的蜂窝陶瓷是在堇青石材质的蜂窝陶瓷表面负载有γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｃｅ↓［ｍ］Ｚｒ↓［１－ｍ］Ｏ↓［２］、ＬａＭｎＡｌ↓［１１］Ｏ↓［１９］、ＢａＭｎＡｌ↓［１１］Ｏ↓［１９］或Ｓｒ↓［１２］Ａｌ↓［１４］Ｏ↓［２１］的金属氧化物涂层，ｍ为０．１～０．８，所述的蜂窝陶瓷、金属氧化物、催化活性组分的质量比为１．０∶０．０３～０．２∶０．０５～０．１５； Ｌａ↓［１－ｘ］Ｓｒ↓［ｘ］Ｃｏ↓［ｙ］Ｍｎ↓［１－ｙ］Ｏ↓［３］ （Ⅰ） 其中Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｏ、Ｍｎ分别代表镧、锶、钴、锰，ｘ＝０～０．７，ｙ＝０～０．７。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈银飞，卢晗锋，黄海凤，刘华彦，官芳，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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