化學(xué)鍍法制備貴金屬整體催化劑及其催化凈化甲苯的研究.pdf

1、揮發(fā)性有機(jī)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(yán)重危害。催化燃燒可以在遠(yuǎn)低于直接燃燒溫度條件下處理低濃度的VOCs氣體,具有凈化效率高、無二次污染、能耗低的特點(diǎn),是商業(yè)上處理VOCs應(yīng)用最有效的處理方法之一。催化燃燒技術(shù)的核心是開發(fā)高效燃燒催化劑,因此開發(fā)高活性、高穩(wěn)定性的催化劑是目前催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的關(guān)鍵任務(wù)。
　　 鑒于化學(xué)鍍法在制備鉑鈀等貴金屬催化劑方面獨(dú)特的優(yōu)勢,本文在化學(xué)鍍鈀的基礎(chǔ)上,

2、采用化學(xué)復(fù)合鍍的方法原位摻入非貴金屬錳的氧化物,制備鈀基整體催化劑,以提高催化劑的催化性能和降低貴金屬的用量；同時(shí)由于貴金屬鉑具有更優(yōu)異的低溫催化燃燒活性,因此還采用化學(xué)鍍的方法制備了鉑基和鉑鈀雙金屬摻雜型整體催化劑。主要的研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 采用新型的化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù),在堇青石蜂窩陶瓷基體表面,使錳氧化物前軀體膠體顆粒與還原析出的鈀金屬顆粒同時(shí)交錯(cuò)沉積,再經(jīng)高溫?zé)崽幚砗蠹吹玫組nOx摻雜型鈀基整體催化劑。從活性測試來看,

3、與單鈀催化劑相比,摻雜型鈀基催化劑催化燃燒甲苯的活性有較大程度的提高,在鈀質(zhì)量負(fù)載量為0.36％時(shí)催化劑的活性最優(yōu),T99降低了約20℃。通過XRD、SEM、BET和紫外等表征結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),錳氧化物顆粒通過與鈀組分顆粒的交錯(cuò)摻雜,有效促進(jìn)了Pd組分的均勻分散,避免了Pd組分的遷移聚集長大,從而促進(jìn)了催化催化性能的明顯提高。同時(shí)通過對反應(yīng)前后催化劑的XPS分析發(fā)現(xiàn),摻雜型鈀基催化劑在甲苯催化燃燒的反應(yīng)中,由金屬Pd和PdO協(xié)同作用共同促進(jìn)

4、催化反應(yīng)的進(jìn)行。
　　 還采用化學(xué)鍍技術(shù),在堇青石蜂窩陶瓷基體表面直接負(fù)載貴金屬鉑制備了鉑基整體催化劑。首先以甲苯催化燃燒為探針反應(yīng),得出化學(xué)鍍鉑的最佳制備條件為:化學(xué)鍍時(shí)間為1-2小時(shí),溫度為30-50℃,還原劑需分批多次加入,焙燒溫度為350℃。而且從催化劑反應(yīng)性能和經(jīng)濟(jì)因素綜合考慮,鉑負(fù)載量為0.12wt％的Pt／蜂窩陶瓷整體催化劑的性價(jià)比最高,其在甲苯催化燃燒反應(yīng)中T10和T99分別為163℃和180℃；同時(shí)該催化劑在較

5、大空速范圍(3000-40000h-1)和較寬進(jìn)氣甲苯濃度范圍(0.5—8.0g／m3)內(nèi)都能保持很高的催化燃燒活性；并在對催化劑進(jìn)行的七次重復(fù)使用共93h的穩(wěn)定性測試中,甲苯轉(zhuǎn)化率始終保持在99％以上。接著由催化劑的XRD、SEM和BET等表征分析發(fā)現(xiàn),活性組分Pt在陶瓷基體表面以很小的顆粒均勻分布,但焙燒溫度較高時(shí)易于聚集長大；同時(shí)由反應(yīng)前后催化劑的XPS分析發(fā)現(xiàn),鉑基整體催化劑的催化活性受金屬Pt和Pt的氧化物協(xié)同作用,而且參與反