[0009] 所述钴铈复合氧化物中,摩尔比为Ce/Co=0.01~1。
[0010] 本发明还提供了所述负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法,包括以下步骤:
[0011] (1)载体预处理
[0012] (2)催化剂涂层的制备
[0013] 采用络合浸渍法制备三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体Cex-Zry-Ti1-x-y-O2,按摩尔配比配制铈盐、锆盐、钛的混合溶液,加入络合剂,水浴中蒸煮,使之呈现溶胶状,然后将堇青石陶瓷载体置于溶胶中,取出晾干,干燥,焙烧,制得Cex-Zry-Ti1-x-y-O2涂层改性的堇青石陶瓷载体;
[0014] (3)催化剂活性组分的制备
[0015] 采用原位自燃合成法制备活性组分钴铈复合氧化物,配制一定质量浓度钴盐、铈盐和有机模板剂的混合溶液,待搅拌完全溶解后,将Cex-Zry-Ti1-x-y-O2涂层改性的堇青石载体浸渍于该溶液中,浸渍饱和后取出,自然晾干陈化,程序升温加热干燥,促进有机模板剂中的孤对电子与金属离子的空轨道结合,形成稳定的笼状结构,实现在表面原位合成活性组分的前驱体,高温焙烧,制备出活性组分的均匀分散,载体与涂层、活性组分与涂层之间结构的高强结合的催化剂。
[0016] 所述步骤(1)中,载体预处理方法如下:
[0017] 取堇青石蜂窝陶瓷载体,将其浸渍5~20wt%的硝酸溶液中,加热至沸腾,热处理1h~4h后取出,在超声波辅助下水清洗直至溶液显中性,烘干、焙烧,备用。
[0018] 所述载体预处理过程中,烘干温度80~100℃,焙烧条件400~550℃,0.5~1h;
[0019] 所述催化剂涂层的制备过程中,烘干温度80~120℃,焙烧条件400~650℃,2~6h;
[0020] 所述催化剂活性组分的制备过程中,高温焙烧条件450~750℃,2~6h。
[0021] 所述催化剂活性组分的制备过程中,程序升温加热干燥的条件为:5℃/min至200~250℃,保温0.5~2h。
[0022] 所述步骤(2)和(3)中,铈盐为硝酸铈、氯化铈和醋酸铈中的一种或几种,所述步骤(2)中,锆盐为硝酸锆、氧氯化锆和醋酸锆中的一种或几种,钛源为一水草酸钛氧铵和/或硫酸钛,络合剂为柠檬酸、甘氨酸和丙烯酰胺中的一种或几种,所述步骤(3)中,钴盐为硝酸钴、氧氯化钴和醋酸钴中的一种或几种,有机模板剂为多羟基有机酸。
[0023] 所述多羟基有机酸为苹果酸、柠檬酸和草酸中的一种或几种。
[0024] 与现有技术相比,本发明制备工艺简单,制备原料易得,成本低,活性组分分布均匀且与载体结合力强,不易脱落和龟裂,在高空速气流和热冲击下仍能保持较高活性,适用范围广,可广泛用于工业的VOCs净化中。
附图说明
[0025] 图1为实施例1中Co-Ce-Ox/Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2/堇青石催化剂的SEM图谱。
[0026] 图2为实施例1中Co-Ce-Ox/Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2/堇青石催化剂的性能测试图。
具体实施方式
[0027] 以下是本发明的具体实施例,对本发明所涉及的一种负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法做进一步描述,但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或者同等替代均包括在本发明的保护范围之内。
[0028] 实施例1
[0029] 一种负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法,步骤如下:
[0030] (1)载体预处理
[0031] 取堇青石蜂窝陶瓷载体,将其浸渍5wt%的硝酸溶液中,加热至沸腾,热处理4h后取出,在超声波辅助下水清洗直至溶液显中性,100℃烘干、550℃焙烧1h,备用。
[0032] (2)催化剂涂层的制备
[0033] 采用络合浸渍法制备三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2。配制0.56moL/L硝酸铈、0.07moL/L硝酸锆、0.07moL/L硫酸钛和0.14moL/L的柠檬酸混合溶液,水浴中蒸煮,使之呈现溶胶状,然后将堇青石载体置于溶胶中,取出晾干,100℃烘干、650℃焙烧2h,制得负载量为5%的Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2涂层改性的堇青石载体。
[0034] (3)催化剂活性组分的制备
[0035] 采用原位自燃合成法制备活性组分钴铈复合氧化物,配制2.1moL/L硝酸铈、0.7moL/L硝酸钴、0.28moL/L草酸混合溶液待搅拌完全溶解后,将Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2涂层改性的堇青石载体浸渍于该溶液中,浸渍饱和后取出,自然晾干陈化,程序升温加热干燥5℃/min至250℃,保温0.5h,500℃高温焙烧6h,制备出负载量为20%的Co-Ce-Ox/Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2/堇青石催化剂。
[0036] 参照图1,可知:活性组分均匀的分布在载体表面,颗粒大小均匀,且载体与涂层、活性组分与涂层之间结构实现了高强结合。
[0037] 参照图2,可知:对Co-Ce-Ox/Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2/堇青石催化剂进行60天的稳定性测试。催化剂在不同的空速、种类和浓度的反应条件下测试,催化性能都保持良好,经60天连续性测试后,催化燃烧转化率都维持在95.0%以上,显示出良好的催化稳定性,无活性下降趋势。
[0038] 实施例2
[0039] 一种负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法,步骤如下:
[0040] (1)载体预处理
[0041] 取堇青石蜂窝陶瓷载体,将其浸渍20wt%的硝酸溶液中,加热至沸腾,热处理1h后取出,在超声波辅助下水清洗直至溶液显中性,80℃烘干、550℃焙烧1h,备用。
[0042] (2)催化剂涂层的制备
[0043] 采用络合浸渍法制备三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体Ce0.5-Zr0.4-Ti0.1O2。配制0.35moL/L醋酸铈、0.28moL/L硝酸锆、0.07moL/L硫酸钛和0.07moL/L的甘氨酸混合溶液,水浴中蒸煮,使之呈现溶胶状,然后将堇青石载体置于溶胶中,取出晾干,80℃烘干、400℃焙烧6h,制得负载量为5%的Ce0.5-Zr0.4-Ti0.1O2涂层改性的堇青石载体。
[0044] (3)催化剂活性组分的制备
[0045] 采用原位自燃合成法制备活性组分钴铈复合氧化物,配制1.4moL/L硝酸铈、1.4moL/L醋酸钴、0.56moL/L柠檬酸混合溶液待搅拌完全溶解后,将Ce0.5-Zr0.4-Ti0.1O2涂层改性的堇青石载体浸渍于该溶液中,浸渍饱和后取出,自然晾干陈化,程序升温加热干燥5℃/min至250℃,保温0.5h,550℃高温焙烧4h,制备出负载量为20%的Co-Ce-Ox/Ce0.5-Zr0.4-Ti0.1O2/堇青石催化剂。
[0046] 实施例3
[0047] 一种负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法,步骤如下:
[0048] (1)载体预处理
[0049] 取堇青石蜂窝陶瓷载体,将其浸渍10wt%的硝酸溶液中,加热至沸腾,热处理2h后取出,在超声波辅助下水清洗直至溶液显中性,100℃烘干、400℃焙烧1h,备用。
[0050] (2)催化剂涂层的制备
[0051] 采用络合浸渍法制备三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体Ce0.1-Zr0.8-Ti0.1O2。配制0.14moL/L硝酸铈、1.12moL/L醋酸锆、0.14moL/L硫酸钛和0.28moL/L的丙烯酰胺混合溶液,水浴中蒸煮,使之呈现溶胶状,然后将堇青石载体置于溶胶中,取出晾干,120℃烘干、500℃焙烧4h,制得负载量为10%的Ce0.1-Zr0.8-Ti0.1O2涂层改性的堇青石载体。
[0052] (3)催化剂活性组分的制备
[0053] 采用原位自燃合成法制备活性组分钴铈复合氧化物,配制0.7moL/L硝酸铈、0.21moL/L硝酸钴、0.28moL/L苹果酸混合溶液待搅拌完全溶解后,将Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2涂层改性的堇青石载体浸渍于该溶液中,浸渍饱和后取出,自然晾干陈化,程序升温加热干燥
5℃/min至250℃,保温0.5h,500℃高温焙烧6h,制备出负载量为20%的Co-Ce-Ox/Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2/堇青石催化剂。
[0054] 实施例4
[0055] 一种负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法,步骤如下:
[0056] (1)载体预处理
[0057] 取堇青石蜂窝陶瓷载体,将其浸渍15wt%的硝酸溶液中,加热至沸腾,热处理2h后取出,在超声波辅助下水清洗直至溶液显中性,100℃烘干、450℃焙烧1h,备用。
[0058] (2)催化剂涂层的制备
[0059] 采用络合浸渍法制备三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体Ce0.1-Zr0.8-Ti0.1O2。配制0.14moL/L硝酸铈、1.12moL/L醋酸锆、0.14moL/L一水草酸钛氧铵和0.28moL/L的柠檬酸混合溶液,水浴中蒸煮,使之呈现溶胶状,然后将堇青石载体置于溶胶中,取出晾干,120℃烘干、500℃焙烧4h,制得负载量为10%的Ce0.1-Zr0.8-Ti0.1O2涂层改性的堇青石载体。
[0060] (3)催化剂活性组分的制备
[0061] 采用原位自燃合成法制备活性组分钴铈复合氧化物,配制0.35moL/L硝酸铈、1.05moL/L硝酸钴、0.28moL/L苹果酸混合溶液待搅拌完全溶解后,将Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2涂层改性的堇青石载体浸渍于该溶液中,浸渍饱和后取出,自然晾干陈化,程序升温加热干燥
5℃/min至250℃,保温0.5h,550℃高温焙烧6h,制备出负载量为10%的Co-Ce-Ox/Ce0.8-Zr0.1-Ti0.1O2/堇青石催化剂。
[0062] 实施例5
[0063] 一种负载型VOCs催化燃烧催化剂的制备方法,步骤如下:
[0064] (1)载体预处理
[0065] 取堇青石蜂窝陶瓷载体,将其浸渍15wt%的硝酸溶液中,加热至沸腾,热处理1h后取出,在超声波辅助下水清洗直至溶液显中性,100℃烘干、500℃焙烧1h,备用。
[0066] (2)催化剂涂层的制备
[0067] 采用络合浸渍法制备三维多孔蜂窝骨架结构的三元固溶体Ce0.4-Zr0.4-Ti0.2O2。配制1.12moL/L硝酸铈、1.12moL/L醋酸锆、0.56moL/L硫酸钛和0.28moL/L的络合剂(0.14moL/L柠檬酸和0.14moL/L甘氨酸)混合溶液,水浴中蒸煮,使之呈现溶胶状,然后将堇青石载体置于溶胶中,取出晾干,120℃烘干、500℃焙烧4h,制得负载量为20%的Ce0.1-Zr0.8-Ti0.1O2涂层改性的堇青石载体。
[0068] (3)催化剂活性组分的制备
[0069] 采用原位自燃合成法制备活性组分钴铈复合氧化物,配制0.35moL/L硝酸铈、1.05moL/L硝酸钴、0.28moL/L多羟基有机酸(0.14moL/L柠檬酸和0.14moL/L草酸)混合溶液待搅拌完全溶解后,将Ce0.4-Zr0.4-Ti0.2O2涂层改性的堇青石载体浸渍于该溶液中,浸渍饱和后取出,自然晾干陈化,程序升温加热干燥5℃/min至250℃,保温0.5h,550℃高温焙烧
6h,制备出负载量为10%的Co-Ce-Ox/Ce0.4-Zr0.4-Ti0.2O2/堇青石催化剂。