专利名称:催化燃烧催化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境保护技术领域：
，特别是一种用于有机废气催化燃烧净化处理的以蜂窝陶瓷为载体负载Ce-La-Mn-Zr-Ag-O复合氧化物催化剂及其制造方法。
背景技术：
有机挥发性化合物(VOCs)多产生于石油化工、油漆、电镀、印刷、涂料、轮胎制造等工业的生产过程。这些挥发性有机物如不经处理直接排入大气会造成严重的环境污染。在处理VOCs的众多技术中，催化燃烧是一种有效处理技术(Amor J N.Environmentalcatalysis[J].Appl Catal BEnvironmental，1992，1(4)221-256.)。用于催化燃烧的催化剂主要有贵金属型催化剂和非贵金属复合氧化物型催化剂(尹维东，栾志强，乔惠贤，李岩.VOCs控制催化剂的研制[J].中国稀土学报，2004，22(8)571-574.)。其中贵金属型催化剂对许多有机物表现出良好的催化燃烧性能，但因贵金属资源短缺，使用受到限制。在价格较低廉的非贵金属催化剂中，钙钛矿型(ABO3)复合氧化物具有稳定的晶体结构，且表现出较高的催化性能，有望取代催化燃烧用贵金属催化剂(Fabbrini L，Rossetti I，Forni L.Effect of primer on honeycomb-supported La0.9Ce0.1CoO3±δperovskite for methane catalytic flameless combustion[J]. Appl Catal BEnvironmental，2003，44107-116.)目前现有的催化燃烧催化剂大多采用蜂窝陶瓷载体催化剂，该类催化剂以蜂窝状陶瓷为基体，在其上涂覆活性氧化铝或其与稀土氧化物固溶体粉末混合薄层作为第二载体，然后再担载贵金属等活性组份而成。这类催化剂虽具有使用压力降较低、吸附表面积大、安装组合方便的优点，但仍存在着第二载体涂覆不牢固，容易从陶瓷载体上脱落，且催化剂活性组分尤其是贵金属组分，有相当一部分被氧化物覆盖，造成催化剂使用寿命短、贵金属使用效率低；催化剂制备工艺复杂，并且使用了贵金属成分，增加了催化剂的制备成本等缺点。
发明内容本发明的目的是针对现有的蜂窝陶瓷载体催化剂所存在的使用寿命短，催化性能较差；催化剂制备工艺复杂，制备成本高的不足之处，提供一种具有性能优良、制造方法简单、价格低廉的催化燃烧催化剂及该催化剂的制备方法。
本发明的催化燃烧催化剂是一种蜂窝陶瓷负载Ce-La-Mn-Zr-Ag-O复合氧化物催化剂，其中，复合氧化物组成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的物质的量的比为1.5～3.5∶1.5～4∶3～6∶0.3～2∶0.2～1，催化剂活性组份的含量为2％～25％。
催化燃烧催化剂的制备方法为将一定配比的活性组成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的前驱物和一定量的有机酸或乙二醇或二者的混合物混合，加适量的硝酸或水溶解，得前驱物溶液，在前驱物溶液中浸渍蜂窝陶瓷载体，然后干燥、焙烧制得催化剂。其中，所用的有机酸为柠檬酸、苹果酸和酒石酸中的一种或其组合。
本发明的有机废气净化处理催化燃烧催化剂的制备步骤如下(1)按复合氧化物组成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的物质的量的比为1.5～3.5∶1.5～4∶3～6∶0.3～2∶0.2～1计量，称取分别含有Ce、La、Mn、Zr、Ag元素的前驱物硝酸盐或氧化物或氢氧化物，和一定量的有机酸或乙二醇或二者的混合物混合，加适量的硝酸或水溶解，得前驱物溶液。其中，所用的有机酸或乙二醇或二者的混合物总的物质的量是活性组份前驱物中过渡金属离子总的物质的量的0.2～4倍；(2)按催化剂活性组份的含量为2％～25％计算，称取一定量的蜂窝陶瓷载体，将其浸于前驱物溶液中，取出浸渍蜂窝陶瓷，除去蜂窝陶瓷通道内残余溶液，保持蜂窝陶瓷的通透性；(3)将浸渍蜂窝陶瓷在室温下放置0.5～24小时晾干，再于80～120℃干燥0.5～12小时，得干燥蜂窝陶瓷；(4)将干燥蜂窝陶瓷在马弗炉中400～650℃焙烧0.5～2小时，得一次焙烧催化剂；(5)将一次焙烧催化剂重复(2)～(4)步骤二～三次，至前驱物溶液浸渍吸附完全，最后一次在400～650℃焙烧1～6小时，即制成催化燃烧催化剂成品。
其中，所用的有机酸为柠檬酸、苹果酸和酒石酸中的一种或者其组合。
本发明催化燃烧催化剂与现有的蜂窝陶瓷载体催化剂相比，具有性能优良、制造方法简单、价格低廉的特点。
具体实施方式下面通过实施例对本发明催化燃烧催化剂及其制备方法作进一步说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例将1.15gLa(OH)3溶于50％硝酸溶液中，与0.53g Zr(NO3)4·5H2O、2.16g Ce(NO3)3·6H2O、4.46g 50％ Mn(NO3)2溶液、0.36g AgNO3、5.21g柠檬酸混合，再溶于适量的去离子水，得前驱物溶液。将30.16g堇青石蜂窝陶瓷浸入前驱物溶液浸渍吸附，0.5～5分钟后取出，吹出蜂窝通道内残余溶液，将浸渍后的堇青石蜂窝陶瓷在室温至50℃晾至表面干燥，再于120℃干燥1小时，然后于马弗炉中500℃焙烧1小时。重复上述过程2～3次，可将前驱物溶液浸渍吸附完全，最后一次在马弗炉中500℃焙烧4小时，即制成催化燃烧催化剂。
将本发明上述实施例中所制备的催化燃烧催化剂制成圆柱形，装填于固定床催化燃烧反应器中，分别以甲苯和乙酸乙酯的催化燃烧作为探针反应，进行有机废气的催化燃烧性能评价，蜂窝陶瓷催化剂装填规格为直径20mm、长40mm，经空气载带甲苯或乙酸乙酯流经反应器，在空气中的含量(4±0.2)g·m-3，空速10000h-1。以甲苯或乙酸乙酯燃烧掉50％所需的入口温度表示为起燃温度(T50)，燃烧掉100％所需的最低入口温度表示为完全燃烧温度(T100)。结果见表1。
表1 催化燃烧催化剂的甲苯和乙酸乙酯催化燃烧效果
通过实验可发现，本发明的催化剂用于有机废气催化燃烧净化处理时，具有优良的低温催化燃烧性能，且本发明的催化剂，其制备工艺简单，生产成本低而易于推广。
权利要求
1.一种催化燃烧催化剂，其特征在于它由载体和催化剂活性组份组成，载体为蜂窝陶瓷，催化剂活性组份为Ce-La-Mn-Zr-Ag-O复合氧化物，其中，复合氧化物组成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的物质的量的比为1.5～3.5∶1.5～4∶3～6∶0.3～2∶0.2～1；其中催化剂活性组份的含量为2％～25％。
2.根据权利要求
1所述的催化燃烧催化剂，其特征在于该催化燃烧催化剂的制备方法为将一定配比的活性组成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的前驱物和一定量的有机酸或乙二醇或二者的混合物混合，加适量的硝酸或水溶解，得前驱物溶液，在前驱物溶液中浸渍蜂窝陶瓷载体，然后干燥、焙烧制得催化剂。
3.根据权利要求
2所述的催化燃烧催化剂，其特征在于在所述的催化燃烧催化剂的制备方法中所用的有机酸为柠檬酸、苹果酸和酒石酸中的一种或者其组合。
4.根据权利要求
2所述的催化燃烧催化剂，其特征在于该催化燃烧催化剂的制备方法包括以下步骤(1)按复合氧化物组成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的物质的量的比为1.5～3.5∶1.5～4∶3～6∶0.3～2∶0.2～1计量，称取分别含有Ce、La、Mn、Zr、Ag元素的前驱物硝酸盐或氧化物或氢氧化物，和一定量的有机酸或乙二醇或二者的混合物混合，加适量的硝酸或水溶解，得前驱物溶液，其中，所用的有机酸或乙二醇或二者的混合物总的物质的量是活性组份前驱物中过渡金属离子总的物质的量的0.2～4倍；(2)按催化剂活性组份的含量为2％～25％计算，称取一定量的蜂窝陶瓷载体，将其浸于前驱物溶液中，取出浸渍蜂窝陶瓷，除去蜂窝陶瓷通道内残余溶液，保持蜂窝陶瓷的通透性；(3)将浸渍蜂窝陶瓷在室温下放置0.5～24小时晾干，再于80～120℃干燥0.5～12小时，得干燥蜂窝陶瓷；(4)将干燥蜂窝陶瓷在马弗炉中400～650℃焙烧0.5～2小时，得一次焙烧催化剂；(5)将一次焙烧催化剂重复(2)～(4)步骤二至三次，至前驱物溶液浸渍吸附完全，最后一次在400～650℃焙烧1～6小时，即制成催化燃烧催化剂成品。
5.根据权利要求
4所述的催化燃烧催化剂，其特征在于在催化燃烧催化剂的制备方法中所用的有机酸为柠檬酸、苹果酸和酒石酸中的一种或者其组合。
专利摘要
本发明涉及一种用于有机废气催化燃烧净化处理的以蜂窝陶瓷为载体负载Ce－La－Mn－Zr－Ag－O复合氧化物催化剂及其制造方法。本发明针对现有的蜂窝陶瓷载体催化剂所存在的使用寿命短，催化性能较差；催化剂制备工艺复杂，制备成本高的不足之处，提供一种具有性能优良、制造方法简单、价格低廉的催化燃烧催化剂及该催化剂的制备方法。本发明催化燃烧催化剂的制备方法为将一定配比的活性组成元素Ce、La、Mn、Zr、Ag的前驱物和一定量的有机酸或乙二醇或二者的混合物混合，加适量的硝酸或水溶解，得前驱物溶液，在前驱物溶液中浸渍蜂窝陶瓷载体，然后干燥、焙烧制得催化剂。
文档编号B01J37/02GK1990103SQ200510062205
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月26日
发明者谢云龙, 罗孟飞, 何迈 申请人:浙江师范大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan