催化燃烧降解CVOCs的催化剂及其制备方法和应用

本发明涉及降解含氯挥发性有机化合物（chloride volatile organiccompounds，cvocs）的，具体而言，涉及催化燃烧降解cvocs的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、cvocs作为农药和医药中常用的化学中间体和溶剂，其毒性高，持久性污染力强，对人类和环境造成严重危害。因此，降解cvocs具有重要意义。催化燃烧技术主要利用催化剂将废气中可以燃烧的物质在较低温度下进行氧化以及分解为无害的二氧化碳和水以达到去除废气当中的有害物质的一种废气净化方法。目前，催化燃烧技术在工业上被认为是降解cvocs的有效方法之一。

2、在整个催化净化过程中，催化剂扮演的角色是用来降低化学反应的活化能，降低反应温度，从而使反应条件更有利于可以控制的目的。因此，催化剂的活性和结构稳定性是影响催化燃烧降解cvocs的主要因素，决定了cvocs的低温去除效率。当前催化燃烧催化剂主要包括贵金属和过渡金属氧化物两大类。贵金属催化剂的催化活性最佳，但成本高且易失活限制了其应用。过渡金属氧化物催化剂因低成本、热稳定性、抗毒性等优点而受到广泛关注，但是其催化活性通常弱于贵金属催化剂。

3、目前，催化剂的研究难点是如何在不加贵金属的情况下实现低温高活性和高活性稳定性。虽然将活性组分负载于高孔隙度的载体上，可以显著活性组分的分散性，从而提升催化活性，但是，活性组分易在催化剂的表面团聚或脱落，致使催化剂活性不高和稳定性欠缺。因此，催化剂中活性组分分散的均匀性以及结构的稳定性至关重要。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供催化燃烧降解cvocs的催化剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中催化剂活性不高和稳定性欠缺的技术问题。

2、第一方面，为了实现上述目的，本发明首先提供了催化燃烧降解cvocs的催化剂，技术方案如下：

3、催化燃烧降解cvocs的催化剂，包括载体和负载于载体上的活性组分，所述载体为含有sio2、al2o3和有机胺阳离子的沸石，所述活性组分为ce的氧化物。

4、作为本发明的催化燃烧降解cvocs的催化剂的进一步改进：催化剂的形貌为棱柱形，边长为400～700nm。

5、第二方面，为了实现上述目的，本发明其次提供了催化燃烧降解cvocs的催化剂的制备方法，技术方案如下：

6、催化燃烧降解cvocs的催化剂的制备方法，用于制备上述的催化燃烧降解cvocs的催化剂，制备方法包括以下步骤：

7、获取第一反应液，所述第一反应液包括可溶性铈盐和水；

8、获取第二反应液，所述第二反应液包括可溶性铝盐和水；其中，所述第一反应液和/或第二反应液中还含有有机胺源；所述第一反应液和/或第二反应液中还含有纯硅沸石；

9、将第一反应液和第二反应液混合，得到第三反应液；

10、对第三反应液进行水热反应，水热反应完成后进行过滤、洗涤和烘干，得到前驱体；

11、在空气中对前驱体进行热处理，即得到催化燃烧降解cvocs的催化剂。

12、作为本发明的制备方法进一步改进：所述第一反应液由可溶性铈盐、纯硅沸石、水和有机胺源构成，所述第二反应液由可溶性铝盐、水和有机胺源构成。

13、作为本发明的制备方法进一步改进：第一反应液的获取包括步骤：首先将可溶性铈盐溶解于水中，然后加入纯硅沸石，搅拌30～60min后再加入有机胺源；第二反应液的获取包括步骤：将可溶性铝盐、水和有机胺源混合，搅拌40～80min；第一反应液和第二反应液混合并搅拌30～120min后得到第三反应液。

14、作为本发明的制备方法进一步改进：所述可溶性铈盐为ce(no3)2·6h2o；所述可溶性铝盐为alcl3；所述有机胺源为氢氧化四甲铵。

15、作为本发明的制备方法进一步改进：所述第一反应液按照每10ml水中含有0.2～1g的ce(no3)2·6h2o、0.1～0.5g的纯硅沸石和1～3ml的氢氧化四甲铵的配比配置；所述第二反应液按照每10ml水中含有0.1～0.7g的alcl3和1～40ml的氢氧化四甲铵的配比配置；所述第三反应液按照第一反应液与第二反应液的水的体积比为5:1的配比配置。

16、作为本发明的制备方法进一步改进：水热反应温度为150～200℃，水热反应时长为6～48h。

17、作为本发明的制备方法进一步改进：热处理温度为400～500℃，热处理时长为3～5h。

18、第三方面，为了实现上述目的，本发明进一步提供了1,2-二氯苯的降解方法，技术方案如下：

19、1,2-二氯苯的降解方法，采用催化剂催化1,2-二氯苯燃烧分解，所述催化剂为上述第一方面中催化燃烧降解cvocs的催化剂，或者所述催化剂为采用上述的制备方法制备得到的催化燃烧降解cvocs的催化剂。

20、本发明公开了以非过渡金属氧化物ce的氧化物为活性组分、沸石为载体的催化剂，该催化剂中ce的氧化物在沸石的孔隙表面高度分散，具有介孔孔径，孔隙发达，有利于反应物与催化剂的接触，还原峰种类多且强度高，具有最优异的可还原性，有利于催化性能的提高，在对cvocs尤其是1,2-二氯苯进行催化燃烧时，相较于单一的ce的氧化物催化剂，本发明的催化剂在相同转化率下的反应温度显著降低，表现出优异的低温催化活性。同时，本发明的催化剂的制备方法的工艺简单，易于控制，生产成本低且生产效率高。由此可见，本发明的催化燃烧降解cvocs的催化剂及其制备方法和应用有效解决了现有技术中催化剂活性不高和稳定性欠缺的技术问题，具有极强的实用性。

21、下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.催化燃烧降解cvocs的催化剂，包括载体和负载于载体上的活性组分，其特征在于：所述载体为含有sio2、al2o3和有机胺阳离子的沸石，所述活性组分为ce的氧化物。

2.如权利要求1所述的催化燃烧降解cvocs的催化剂，其特征在于：催化剂的形貌为棱柱形，边长为400～700nm。

3.权利要求1或2所述的催化燃烧降解cvocs的催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述第一反应液由可溶性铈盐、纯硅沸石、水和有机胺源构成，所述第二反应液由可溶性铝盐、水和有机胺源构成。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：第一反应液的获取包括步骤：首先将可溶性铈盐溶解于水中，然后加入纯硅沸石，搅拌30～60min后再加入有机胺源；第二反应液的获取包括步骤：将可溶性铝盐、水和有机胺源混合，搅拌40～80min；第一反应液和第二反应液混合并搅拌30～120min后得到第三反应液。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述可溶性铈盐为ce(no3)2·6h2o；所述可溶性铝盐为alcl3；所述有机胺源为氢氧化四甲铵。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述第一反应液按照每10ml水中含有0.2～1g的ce(no3)2·6h2o、0.1～0.5g的纯硅沸石和1～3ml的氢氧化四甲铵的配比配置；所述第二反应液按照每10ml水中含有0.1～0.7g的alcl3和1～40ml的氢氧化四甲铵的配比配置；所述第三反应液按照第一反应液与第二反应液的水的体积比为5:1的配比配置。

8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：水热反应温度为150～200℃，水热反应时长为6～48h。

9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：热处理温度为400～500℃，热处理时长为3～5h。

10.1,2-二氯苯的降解方法，其特征在于：采用催化剂催化1,2-二氯苯燃烧分解，所述催化剂为权利要求1或2所述的催化燃烧降解cvocs的催化剂，或者所述催化剂为采用权利要求3-9之一所述的制备方法制备得到的催化燃烧降解cvocs的催化剂。

技术总结
本发明属于降解含氯挥发性有机化合物的技术领域，公开了催化燃烧降解CVOCs的催化剂及其制备方法和应用，解决了催化剂活性不高和稳定性欠缺的技术问题。催化剂包括载体和负载于载体上的活性组分，所述载体为含有SiO<subgt;2</subgt;、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和有机胺阳离子的沸石，所述活性组分为Ce的氧化物。制备方法包括以下步骤：获取第一反应液，所述第一反应液包括可溶性铈盐和水；获取第二反应液，所述第二反应液包括可溶性铝盐和水；其中，所述第一反应液和/或第二反应液中还含有有机胺源；所述第一反应液和/或第二反应液中还含有纯硅沸石；将第一反应液和第二反应液混合，得到第三反应液；对第三反应液进行水热反应，得到前驱体；在空气中对前驱体进行热处理，即得到催化剂。

技术研发人员：楚英豪,伍世林,方宁杰,张琼月,丁淑芸,王鹏
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13