鈀基整體式催化劑的制備及其甲苯催化燃燒凈化研究.pdf

1、揮發(fā)性有機化合物(VOCs)是一類重要的大氣污染物,對生態(tài)環(huán)境和人類健康有嚴重危害。催化燃燒技術(shù)由于具有燃燒效率高,低溫起燃性好,無二次污染產(chǎn)生等優(yōu)點,在VOCs的凈化處理中具有顯著優(yōu)勢。催化燃燒處理技術(shù)中催化劑是關鍵,因此開展鈀基整體式催化劑制備工藝的改進和開發(fā),具有重要的研究意義和工業(yè)應用價值。
　　 本文以堇青石蜂窩陶瓷為基體,Pd為主要活性組分,采用兩種方法分別制備了鈀基整體式催化劑,并以甲苯催化燃燒凈化作為探針反應,主

2、要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 傳統(tǒng)浸涂法在堇青石上涂覆氧化鋁涂層存在涂層涂覆不均勻,與載體結(jié)合不牢固,易于龜裂脫落等缺點,為改善涂覆工藝,本文采用真空抽提涂覆法涂覆氧化鋁涂層制備堇青石蜂窩陶瓷基底作為載體,再通過浸漬法制備了負載量為0.15wt％的負載型Pd/γ-Al2O3/堇青石蜂窩陶瓷整體式催化劑,在考察了催化劑對甲苯催化燃燒性能基礎上,還進行了比表面積、XRD、SEM等表征分析。結(jié)果表明:在涂覆涂層時,對比傳統(tǒng)浸涂法,真空

3、抽提涂覆法具有涂覆率高,脫落率低,涂層牢固度更好,涂布更均勻,所得基底比表面積更高的優(yōu)點；從活性評價來看,以真空抽提涂覆法制備的VAC14基底為載體得到的Pd/VAC14整體式催化劑表現(xiàn)出更為優(yōu)越的催化活性,其甲苯催化燃燒T10和T99分別為180℃和215℃。從XRD和SEM譜圖也看到催化劑活性組分PdO在基底表面上呈小晶粒高分散均勻分布。
　　 浸漬法制備鈀基整體式催化劑時,需預涂覆涂層,故制備工藝繁雜費時、成本高,而常規(guī)化

4、學鍍鈀制備催化劑時使用的貴金屬含量很高,而且采用的基材主要是致密無孔的平板狀材料,所以本文以堇青石蜂窩陶瓷為基材,采用化學鍍法制備了無涂層低含量鈀基整體式催化劑。實驗結(jié)果表明:最優(yōu)化學鍍制備條件為:化學鍍時間30min,化學鍍溫度60℃,鍍液濃度為0.20g/L,焙燒溫度500℃。相應表征結(jié)果也顯示隨焙燒溫度升高,高分散PdO和結(jié)晶型PdO作為主要活性組分在400～500℃時大量生成,但焙燒溫度過高會導致PdO顆粒聚集燒結(jié)。從催化劑反應

5、性能和經(jīng)濟因素考慮,負載量為0.24wt％的Pd/堇青石蜂窩陶瓷整體式催化劑的性價比最高,其在甲苯催化燃燒反應中T10和T99分別為201℃和228℃,同時還發(fā)現(xiàn)該催化劑在較大空速范圍(6000h-1～10000 h-1)和較寬進氣甲苯濃度范圍(0.5～8.0g/m3)內(nèi)都能保持很高的催化活性,105h壽命實驗中催化劑活性基本保持不變。從熱沖擊、牢固度、XRD、UV漫反射、H2-TPR和O2-TPD等分析結(jié)果也表明:化學鍍法制備的Pd/

6、蜂窩陶瓷整體式催化劑中活性組分在基材上負載牢固,而且在負載量較低時,PdO以小顆粒單層均勻分散,但負載量大于0.60wt％后,PdO顆粒開始在基材表面聚集,呈多層重疊團聚,從而造成活性組分浪費,所以適宜負載量為0.24wt％。
　　 整體來看,采用浸漬法以真空抽提涂覆技術(shù)制備的Pd/-Al2O3/堇青石蜂窩陶瓷整體式催化劑的低溫催化活性更高,但采用化學鍍法制備的無涂層低含量Pd/堇青石蜂窩陶瓷整體式催化劑無需涂覆涂層步驟,制備工