一种抗中毒催化剂及其制备方法和应用

本发明属于高效催化剂制备，具体涉及一种抗中毒催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在化工生产中使用化石燃料会产生大量的废气，而废气中含有大量的co和挥发性有机污染物(vocs)等含碳污染物，对人类和动物的机体产生危害，也会对生态系统造成严重伤害。

2、当前，催化燃烧法以较成熟的技术和较低的成本，成为主要的vocs废气处理方法，而催化剂是催化燃烧法的核心技术。vocs催化燃烧领域使用的催化剂一般由载体和活性组分组成，其中活性组分是真正起到催化作用的成分。催化剂根据活性组分种类主要可分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂和复合金属催化剂。非贵金属催化剂主要使用ce、zr和ti等元素，具有耐受性、再生能力好和成本低等优点；贵金属催化剂主要使用pt、au、pd和ag等元素，其具有较高的催化活性。

3、在实际工业应用过程中，由于反应环境中复杂的进料与反应产物的存在，废气中通常还含有大量的so2容易使催化剂中毒失活，从而失去其原有的低温活性、选择性以及稳定性等良好性能。例如钢铁工业中烧结烟气中的so2和硫化氢等硫化物，极易造成催化剂中金属物质被硫化物硫化而发生硫中毒现象，使得催化剂活性降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗中毒催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的抗中毒催化剂具有抗硫中毒性。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种抗中毒催化剂，包括载体和负载在所述载体上的催化组分，所述催化组分包括活性组分和助催化组分；

4、所述载体为分子筛；所述活性组分为贵金属；所述助催化组分为过渡金属氧化物。

5、优选的，所述分子筛包括zsm-5分子筛、β型分子筛和silicalite-1分子筛中的一种或几种；

6、所述贵金属为pt金属；

7、所述过渡金属氧化物包括wo3、v2o5和moo3中的一种或几种。

8、优选的，所述活性组分占催化剂总质量的0.05～0.1％；

9、所述助催化组分占催化剂总质量的1～10％；

10、所述载体占催化剂总质量的89.9～98.95％。

11、优选的，所述载体的孔径为5～50nm，比表面积为300～450m2/g，粒径不大于20目；

12、所述贵金属的粒径为2～15nm；

13、所述助催化组分的粒径为10～40nm。

14、本发明还提供了上述方案所述抗中毒催化剂的制备方法，包括以下步骤：

15、(1)将活性组分前驱体第一浸渍负载于载体，得到活性组分载体；

16、(2)将助催化组分前驱体第二浸渍负载于所述活性组分载体后第一焙烧，得到抗中毒催化剂。

17、优选的，所述第一浸渍和第二浸渍的温度独立地为40～70℃，保温时间独立地为3～5h。

18、优选的，所述第一焙烧和第二焙烧的温度独立地为400～550℃，保温时间独立地为2.5～5h。

19、优选的，当所述分子筛为silicalite-1分子筛时，所述抗中毒催化剂的制备方法包括以下步骤：

20、(1’)将四丙基氢氧化铵、醇水溶液、正硅酸乙酯和h6ptcl4溶液混合，得到悬浮液；

21、(2’)将所述悬浮液过滤后第二焙烧，得到负载铂催化剂；

22、(3’)将助催化组分前驱体第三浸渍负载于所述负载铂催化剂后第三焙烧，得到抗中毒催化剂。

23、优选的，所述四丙基氢氧化铵和醇水溶液的质量比为0.9～1.1:1～1.2；

24、所述四丙基氢氧化铵和正硅酸乙酯的质量比为0.8～1.1:1.4～1.6；

25、所述正硅酸乙酯和h6ptcl4溶液中h6ptcl4的质量比为0.9～1.1:0.0006～0.0008。

26、所述h6ptcl4溶液的浓度为10～50mg/ml；

27、所述醇水溶液所述醇水溶液中醇和水的质量比为0.8～1.2:0.8～1.2；

28、所述醇水溶液为乙醇水溶液。

29、本发明还提供了上述方案所述的抗中毒催化剂或上述方案所述制备方法得到的抗中毒催化剂在含硫条件下处理含碳废气的应用。

30、本发明提供了一种抗中毒催化剂。本发明提供的抗中毒催化剂包括载体、活性组分和助催化组分。与传统催化剂相比，本发明抗中毒催化剂的载体具有多孔结构，比表面积大，负载贵金属后可以为贵金属提供大分散面积，活性组分可以分散均匀，避免了团聚现象，同时活性组分与助催化组分配合，使得到的抗中毒催化剂具有优异的抗硫中毒性。

31、实施例结果表明，在含碳废气催化氧化净化过程中，本发明提供的抗中毒催化剂不仅具有高效催化氧化性能，并且在含硫气氛中表现出优异的抗硫中毒性，在50ppm的so2条件下t90为171℃，经225℃抗硫稳定性测试(以氮气为平衡气，总流量为60ml/min，空速18000ml·g-1·h-1，co浓度4000ppm，so2浓度50ppm，20vol％空气，225℃下进行测试)30h后仍基本保持初始活性，有效地抑制了so2使催化剂失活和劣化的现象。

32、进一步的，本发明以zsm-5、β型分子筛和silicalite-1分子筛的一种或几种为载体，以贵金属pt金属为活性组分，以wo3、v2o5和moo3中的一种或几种为助催化组分，可以进一步提高催化剂的抗中毒性能和催化活性。

33、本发明还提供了上述方案所述抗中毒催化剂的制备方法。本发明通过浸渍法进行活性组分负载制备抗中毒催化剂，得到的抗中毒催化剂具有优异的催化活性和抗硫中毒性。本发明提供的制备方法步骤简单，操作方便，成本低廉，具有大规模工业化应用的潜力。

34、进一步的，本发明提供的抗中毒催化剂(载体的分子筛为silicalite-1分子筛)还可以通过一步合成法制备，得到的抗中毒催化剂的组分均匀度更佳，抗中毒催化性能更好。

35、本发明还提供了上述方案所述的抗中毒催化剂或上述方案所述制备方法得到的抗中毒催化剂在含硫条件下处理含碳废气的应用。本发明提供的抗中毒催化剂用于在含硫条件下处理含碳废气，尤其在co和vocs等含碳物质的催化燃烧反应中，表现出了良好的催化活性，更重要的是表现出了良好的抗硫中毒性，可以解决现有催化剂在工业应用中硫中毒问题，在含高浓度so2的反应条件下能使含碳废气完全转化，可以用于工业生产。

技术特征：

1.一种抗中毒催化剂，其特征在于，包括载体和负载在所述载体上的催化组分，所述催化组分包括活性组分和助催化组分；

2.根据权利要求1所述的抗中毒催化剂，其特征在于，所述分子筛包括zsm-5分子筛、β型分子筛和silicalite-1分子筛中的一种或几种；

3.根据权利要求1所述的抗中毒催化剂，其特征在于，所述活性组分占催化剂总质量的0.05～0.1％；

4.根据权利要求1或2所述的抗中毒催化剂，其特征在于，所述载体的孔径为5～50nm，比表面积为300～450m2/g，粒径不大于20目；

5.权利要求1～4任一项所述抗中毒催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一浸渍和第二浸渍的温度独立地为40～70℃，保温时间独立地为3～5h。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一焙烧和第二焙烧的温度独立地为400～550℃，保温时间独立地为2.5～5h。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，当所述分子筛为silicalite-1分子筛时，所述抗中毒催化剂的制备方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述四丙基氢氧化铵和醇水溶液的质量比为0.9～1.1:1～1.2；

10.权利要求1～4任一项所述的抗中毒催化剂或权利要求5～9任一项所述制备方法得到的抗中毒催化剂在含硫条件下处理含碳废气的应用。

技术总结
本发明属于高效催化剂制备技术领域，具体涉及一种抗中毒催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的抗中毒催化剂包括载体、活性组分和助催化组分。在含碳废气净化过程中，本发明提供的抗中毒催化剂不仅具有高效催化性能，并且在含硫气氛中表现出优异的抗硫中毒性，在50ppm的SO2条件下T90为171℃。进一步的，本发明以ZSM‑5、β型分子筛和Silicalite‑1分子筛的一种或几种为载体，以贵金属Pt为活性组分，以WO3、V2O5和MoO3中的一种或几种为助催化组分，得到的抗中毒催化剂具有更优异的催化活性和抗硫中毒性。

技术研发人员：张秋林,姜曼,陈建军,曹晋妍,聂荣兵,李志宇,翁慧琳
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14