【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于催化氧化去除vocs領(lǐng)域，具體涉及一種鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、vocs作為主要的大氣污染氣之一，其與空氣形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。吸入后可能導(dǎo)致皮膚、粘膜刺激，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用；急性中毒癥狀包括咳嗽、流淚、結(jié)膜充血等，重癥者可能有幻覺、譫妄、神志不清等。同時，在制造業(yè)化工行業(yè)，對苯系物(包括鄰二甲苯)排放極其嚴(yán)格最高允許排放濃度為10mg/m3，最高允許排放速率為1.6kg/h。因此，vocs的有效消除在工業(yè)生產(chǎn)等很多方面都是待解決的問題。
2、熱催化所使用的催化劑需要在高溫下才能起催化反應(yīng)，耗能高，經(jīng)濟(jì)性和適用性差，所以國內(nèi)外的學(xué)者都提出了低溫等離子體復(fù)合技術(shù)去降解vocs的設(shè)想并付諸實(shí)踐，取得了不錯的效果，但單一的使用低溫等離子體去降解vocs仍然需要較高的能耗并且產(chǎn)生較多的副產(chǎn)物，于是需要加以合適的催化劑去彌補(bǔ)該缺陷。低溫等離子體協(xié)同催化技術(shù)結(jié)合了低溫等離子體技術(shù)和催化氧化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有低能耗、高能源利用率、高凈化率和高選擇性等特點(diǎn)，有望廣泛應(yīng)用于vocs無害化治理領(lǐng)域，但是開發(fā)低溫等離子體協(xié)同催化劑至關(guān)重要。
3、目前，而常用的催化劑主要有貴金屬催化劑和金屬氧化物催化劑(非貴金屬)。
4、中國專利cn?118874463a的文獻(xiàn)提供了“一種負(fù)載型pt2團(tuán)簇催化劑及其制備方法和應(yīng)用”，其特征在于，是pt以pt2團(tuán)簇的形式均勻負(fù)載在mno2載體上，此專利技術(shù)制備得到的負(fù)載型pt2催化劑和低溫等離子技術(shù)聯(lián)合使用，對苯系有
5、盡管貴金屬在vocs催化氧化上表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。但其資源稀缺、價格高昂，制備工藝復(fù)雜易燒結(jié)，不適合規(guī)模化應(yīng)用。鑒于貴金屬催化劑在實(shí)際工業(yè)化應(yīng)用上面臨的挑戰(zhàn)，而過渡金屬氧化物、稀土氧化物催化劑憑借其快捷有效經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)，已代替貴金屬催化劑成為研究重點(diǎn)之一。
6、中國專利cn?115400762a的文獻(xiàn)提供了“一種協(xié)同低溫等離子體催化對二甲苯的催化劑”，其特征在于，所述催化劑包括錳氧化物，稀土金屬氧化物和載體，所述錳氧化物和稀土金屬氧化物均負(fù)載在載體上，其中，所述催化劑的活性組分為mn、co、la和ce，對二甲苯濃度為30-200mg/m3，空塔速度為4500-5000h-1，放電電壓為20-40kv。降解率最高可達(dá)90.3％。
7、中國專利cn?113385184a文獻(xiàn)提供了“一種協(xié)同放電等離子體催化降解vocs的mn-co-la復(fù)合催化劑”，其特征在于，所述的復(fù)合催化劑包括活性組分和干凝膠載體；所述活性組分為mn、co和la，以原子摩爾比計(jì)，mn:co:la＝0.5～2:0.5～2:1～2，所述活性組分的尺寸為4-8nm；所述活性組分均勻有序的分布在干凝膠載體內(nèi)。
8、中國專利cn113101923a的文獻(xiàn)提供了“一種降解vocs的mn-zr-la-ce催化劑”，復(fù)合催化劑的活性組分為mn、zr、la和ce，復(fù)合催化劑的比表面積為100-300m2/g。mn-zr-la-ce復(fù)合催化劑具有較高的催化活性和穩(wěn)定性。本專利技術(shù)還公開了一種降解vocs的mn-zr-la-ce催化劑的制備方法，制備方法簡單，綠色無污染。本專利技術(shù)還公開了在低溫等離子體協(xié)同作用下降解vocs廢氣的mn-zr-la-ce催化劑分別催化降解乙酸乙酯、間二甲苯的應(yīng)用，其中對間二甲苯具有較高的降解率可在44kv時達(dá)到91.74％。
9、中國專利cn?1554480a的文獻(xiàn)提供了“一種負(fù)載金屬鈮的鈰基催化劑及其制備方法和應(yīng)用”，本專利技術(shù)制備得到了一種具有特殊結(jié)構(gòu)的ceo2催化劑載體，并在其基礎(chǔ)上添加具有協(xié)同作用的活性組分，提高催化活性并抑制氯中毒。所述催化劑以稀土金屬元素鈮為活性組分，西蘭花狀納米氧化鈰為載體。制備工藝簡單、操作容易，所使用的的金屬元素成本較低，資源豐富，有利于大規(guī)模使用。
10、然而，大多數(shù)的過渡金屬催化劑以粉末固體的形式存在，這使得它們在工業(yè)上的使用存在局限性，主要是由于使用環(huán)境復(fù)雜易造成破壞。增加二次污染的風(fēng)險等。金屬基底整體式催化劑是指通過浸漬、電鍍、熱處理沉積等方法在金屬基底(fecral金屬網(wǎng)、鋁片、鈦片、泡沫鎳等)涂覆活性組分形成整體式催化劑。金屬類載體具有良好的導(dǎo)熱性、較低的比熱容、防腐和抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。泡沫鎳是一種多孔網(wǎng)狀材料，具有比表面積大、氣孔數(shù)量多、機(jī)械強(qiáng)度好、質(zhì)輕和阻燃等優(yōu)異的性能，且具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)利于負(fù)載催化劑及增加活性點(diǎn)位。由于其優(yōu)異特性，泡沫鎳用途十分廣泛，在化學(xué)催化工業(yè)中，它可以作為催化劑的載體。
11、中國專利cn?118513048a提供了“一種泡沫鎳上原位生長mof衍生的co/mnox摻雜氧化物催化劑及其制備方法和應(yīng)用”，屬于催化氧化去除co領(lǐng)域。本專利技術(shù)首先在泡沫鎳上原位生長comn-mof-74，再經(jīng)過高溫煅燒得到mof衍生的co/mnox摻雜氧化物催化劑。
12、中國專利cn?112044448a提供了“一種vocs催化燃燒整體金屬泡沫催化劑及其制備與應(yīng)用”，該催化劑以泡沫鎳為載體，以pt或pd為活性組分，活性組分的質(zhì)量負(fù)載量為0.1％～1％；該催化劑通過離子交換法制得，反應(yīng)溫度為20～90℃；本專利技術(shù)貴金屬整體泡沫鎳催化劑的制備方法簡單靈活，在催化燃燒vocs中呈現(xiàn)了優(yōu)良的活性，并且具有極好的抗水性、抗熱沖擊性和非常高的穩(wěn)定性氣甲苯濃度為2500ppm，空速為10000ml/(g·h)條件下完全轉(zhuǎn)化溫度可以達(dá)到280℃。
13、泡沫鎳負(fù)載的催化劑在等離子體催化降解vocs的過程中表現(xiàn)出了良好的性能，但仍存在穩(wěn)定性差，使用壽命較短，在某些反應(yīng)中選擇性較低等缺陷，在實(shí)際應(yīng)用中仍需解決上述缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供了一種鎳蜂窩整體式催化劑，在≥50℃溫度下，等離子體能量密度為≥158j/l的情況下，865mg/m3濃度的鄰二甲苯的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99％，cox選擇性達(dá)到83％。并且50℃條件下的鄰二甲苯轉(zhuǎn)化率在15h內(nèi)保持在97.5％以上。
2、在協(xié)同低溫等離子體條件下，等離子體與鎳蜂窩整體式催化劑載體豐富的多孔金屬結(jié)構(gòu)存在增強(qiáng)活性粒子和電子遷移能力、以及氧化還原性能的正協(xié)同作用，催化劑中的鈰鈷活性組分在放電過程中有著比較強(qiáng)的互相作用，能生成更多的化學(xué)吸附氧物種和激活更多的晶格氧，顯著促進(jìn)催化劑的氧化能力，提高活性水平。
3、本專利技術(shù)的鎳蜂窩整體式催化劑選用孔隙率高、傳質(zhì)效果好的泡沫鎳材料作為基底，再摻雜co/ceox氧化物形成活性氧化層，增加活性物質(zhì)負(fù)載量，又增多了污染物的吸附位點(diǎn)。泡沫鎳作為獨(dú)特的金屬基底，可增強(qiáng)氧化物和鎳蜂窩之間的內(nèi)部電勢，促進(jìn)放電過程中的臭氧活化成活性氧物種；在等離子體放電狀態(tài)下其較大的層間空間和傳質(zhì)導(dǎo)電能力有助于分子的擴(kuò)散傳質(zhì)，使催化降解有機(jī)污染物過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物得以快速脫附和遷移，避免催化劑的失活，進(jìn)而本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1中所述的鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述泡沫鎳為圓片形，所述圓片直徑為1cm、厚度為4mm；
3.如權(quán)利要求1中所述的鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述鈰源和鈷源的Ce：Co摩爾比為1：0.75-1.75。
4.如權(quán)利要求1中所述的協(xié)同低溫等離子體鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述鈰源、尿素的摩爾比為7.85：5-10；
5.如權(quán)利要求1中所述的鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述表面活性劑包括PEG-200、PEG-400、PEG-2000、十六烷基三甲溴化銨、氫硫基乙酸；所述鈰源、表面活性劑的摩爾比為7.85：1-4。
6.如權(quán)利要求1中所述的鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述反應(yīng)時間為12-18h，反應(yīng)溫度為140-180℃。
7.如權(quán)利要求1中所述的鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，S3步驟中煅燒溫
8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述方法制備得到的鎳蜂窩整體式催化劑。
9.一種如權(quán)利要求8所述的鎳蜂窩整體式催化劑在VOCs催化氧化中的應(yīng)用，其特征在于，鎳蜂窩整體式催化劑協(xié)同等離子體完全催化氧化含VOCs的氣體；所述催化氧化溫度為≥50℃；所述等離子體的能量密度為≥158J/L。
10.如權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述VOCs為鄰二甲苯。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1中所述的鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述泡沫鎳為圓片形，所述圓片直徑為1cm、厚度為4mm；
3.如權(quán)利要求1中所述的鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述鈰源和鈷源的ce：co摩爾比為1：0.75-1.75。
4.如權(quán)利要求1中所述的協(xié)同低溫等離子體鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述鈰源、尿素的摩爾比為7.85：5-10；
5.如權(quán)利要求1中所述的鎳蜂窩整體式催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s2中所述表面活性劑包括peg-200、peg-400、peg-2000、十六烷基三甲溴化銨、氫硫基乙酸；所述鈰源、表面活性劑的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳少波，姚水良，吳祖良，李晶，高爾豪，王偉，朱佳麗，
申請(專利權(quán))人：常州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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