CN104437486A - 氯代烃的催化燃烧催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氯代烃的催化燃烧催化剂及其制备方法，是由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料。其制备方法是：将铝盐、锡盐和钡盐共溶于盐酸水溶液中，加入适量苹果酸和异丁醇，恒温搅拌后加入葡萄糖和氯铂酸，加热回流，旋转蒸发，降至室温后滴加氨水至pH值为5.5-6.5，继续搅拌后静置陈化，过滤并将滤出物烘干研磨后，在箱式电阻炉中焙烧，自然冷却得到由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料。使用本发明所提供的复合材料作为氯代烃的催化燃烧催化剂，200℃时氯苯的转化率超过55％，T90约为250℃。

Description

氯代烃的催化燃烧催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种氯代烃的催化燃烧催化剂及其制备方法，特别是由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料，属于环境保护技术领域。
背景技术
催化燃烧是可燃物在催化剂的作用下，在一定的温度条件下进行的燃烧反应。与直接燃烧相比，催化燃烧温度较低，燃烧比较完全。氯代有机物作为一种重要的有机溶剂和产品中间体，在很多工业中得以广泛使用，但往往却是致癌、致畸、致突变物质。含氯有机废气(CVOCs)广泛存在于机械、石油化工、制药、涂料装饰业等生产过程中，其排放对大气环境和人类健康会造成严重危害。常见的CVOCs处理方法有直接燃烧法、光催化法、溶剂吸收法、催化燃烧法等，其中，催化燃烧法在处理CVOCs时具有起燃温度较低、能耗小、便于工业化应用及有效避免二等剧毒物质产生的优点，被认为是治理CVOCs的有效方法之一。有文献报道用V2O5/TiO2催化剂在处理氯苯、二氯苯等芳烃类CVOCs时显示良好的催化活性和抗氯中毒能力，但对CO2选择性不高，在催化燃烧过程中易产生大量的CO；此外，V2O5/TiO2很难在低温条件下将二氯甲烷、二氯乙烷等较稳定的烷烃类氯化物完全转化，并且燃烧过程中容易生成一氯甲烷、甲醛等有害的中间产物，造成二次污染。含氯有机废气的催化燃烧中，不仅要求催化剂有着较高活性和稳定性，还需避免CO、一氯甲烷等有害中间物质的大量产生。
发明内容
本发明的目的是克服以往技术的不足，提供一种对氯代烃有较高催化氧化活性的催化剂及其制备方法。本发明所述的氯代烃的催化燃烧催化剂是由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料，其制备方法是：
将易溶于酸性水溶液的铝盐、锡盐和钡盐共溶于质量分数为10-20％的盐酸水溶液中，加入适量苹果酸和异丁醇，在40℃温度下恒温搅拌2-3小时，然后加入适量葡萄糖和氯铂酸，加热回流3-5小时，旋转蒸发掉三分之一水分，降至室温后滴加质量分数20％的氨水至pH值为5.5-6.5，继续搅拌1-2小时后静置陈化5-6小时，过滤并将滤出物烘干、研磨后，在箱式电阻炉中以每分钟不超过3℃的速度升温至220-240℃，保持此温度4-5小时，继续以每分钟不超过3℃的速度升温至480-495℃，保持此温度2-3小时，自然冷却得到由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料。
其中，铝盐是硝酸铝、硫酸铝、高氯酸铝、磷酸铝、氯化铝和醋酸铝的无水物或水合物的一种或几种的混合物，锡盐是氯化锡、氯化亚锡、硝酸亚锡和硫酸亚锡的无水物或水合物的一种或几种的混合物，钡盐是氯化钡和硝酸钡的无水物或水合物的一种或两种的混合物。
当制得的复合材料各组分质量分数满足Pt(3-5％)、Al2O3(28-35％)、SnO2(32-40％)和BaO(25-30％)时，可作为氯代烃的高效催化燃烧催化剂。
具体实施方式
实施例1
将易溶于酸性水溶液的九水硝酸铝、五水氯化锡和氯化钡共溶于质量分数为15％的盐酸水溶液中，加入适量苹果酸和异丁醇，在40℃温度下恒温搅拌2小时，然后加入适量葡萄糖和氯铂酸，加热回流4小时，旋转蒸发掉三分之一水分，降至室温后滴加质量分数20％的氨水至pH值为6，继续搅拌1小时后静置陈化5小时，过滤并将滤出物烘干、研磨后，在箱式电阻炉中以每分钟不超过3℃的速度升温至230℃，保持此温度4小时，继续以每分钟不超过3℃的速度升温至490℃，保持此温度2小时，自然冷却得到由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料。
分析：对复合材料进行成分分析，测得质量百分数为4.1％Pt、28.7％Al2O3、37.2％SnO2和30.0％BaO。
应用：以此复合材料作为氯代烃的催化燃烧催化剂，200℃时氯苯的转化率为56.7％，250℃时氯苯的转化率为89.8％。
实施例2
将易溶于酸性水溶液的十八水硫酸铝、二水氯化亚锡和硝酸钡共溶于质量分数为17％的盐酸水溶液中，加入适量苹果酸和异丁醇，在40℃温度下恒温搅拌3小时，然后加入适量葡萄糖和氯铂酸，加热回流3小时，旋转蒸发掉三分之一水分，降至室温后滴加质量分数20％的氨水至pH值为5.6，继续搅拌1.5小时后静置陈化6小时，过滤并将滤出物烘干、研磨后，在箱式电阻炉中以每分钟不超过3℃的速度升温至224℃，保持此温度5小时，继续以每分钟不超过3℃的速度升温至484℃，保持此温度3小时，自然冷却得到由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料。
分析：对复合材料进行成分分析，测得质量百分数为3.6％Pt、31.4％Al2O3、35.5％SnO2和29.5％BaO。
应用：以此复合材料作为氯代烃的催化燃烧催化剂，200℃时氯苯的转化率为58.2％，250℃时氯苯的转化率为90.7％。
实施例3
将易溶于酸性水溶液的九水高氯酸铝、硝酸亚锡和氯化钡共溶于质量分数为19％的盐酸水溶液中，加入适量苹果酸和异丁醇，在40℃温度下恒温搅拌3小时，然后加入适量葡萄糖和氯铂酸，加热回流5小时，旋转蒸发掉三分之一水分，降至室温后滴加质量分数20％的氨水至pH值为5.8，继续搅拌2小时后静置陈化5小时，过滤并将滤出物烘干、研磨后，在箱式电阻炉中以每分钟不超过3℃的速度升温至228℃，保持此温度4小时，继续以每分钟不超过3℃的速度升温至487℃，保持此温度2小时，自然冷却得到由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料。
分析：对复合材料进行成分分析，测得质量百分数为3.3％Pt、33.6％Al2O3、39.2％SnO2和23.9％BaO。
应用：以此复合材料作为氯代烃的催化燃烧催化剂，200℃时氯苯的转化率为54.8％，250℃时氯苯的转化率为89.5％。
实施例4
将易溶于酸性水溶液的磷酸铝、六水氯化铝、硫酸亚锡和水合硝酸钡共溶于质量分数为11％的盐酸水溶液中，加入适量苹果酸和异丁醇，在40℃温度下恒温搅拌2.5小时，然后加入适量葡萄糖和氯铂酸，加热回流3小时，旋转蒸发掉三分之一水分，降至室温后滴加质量分数20％的氨水至pH值为6.2，继续搅拌2小时后静置陈化6小时，过滤并将滤出物烘干、研磨后，在箱式电阻炉中以每分钟不超过3℃的速度升温至237℃，保持此温度5小时，继续以每分钟不超过3℃的速度升温至491℃，保持此温度3小时，自然冷却得到由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料。
分析：对复合材料进行成分分析，测得质量百分数为4.8％Pt、32.8％Al2O3、33.7％SnO2和28.7％BaO。
应用：以此复合材料作为氯代烃的催化燃烧催化剂，200℃时氯苯的转化率为60.4％，250℃时氯苯的转化率为91.3％。
实施例5
将易溶于酸性水溶液的二水醋酸铝、氯化亚锡、硝酸亚锡和硝酸钡共溶于质量分数为13％的盐酸水溶液中，加入适量苹果酸和异丁醇，在40℃温度下恒温搅拌2小时，然后加入适量葡萄糖和氯铂酸，加热回流4小时，旋转蒸发掉三分之一水分，降至室温后滴加质量分数20％的氨水至pH值为6.4，继续搅拌1小时后静置陈化5小时，过滤并将滤出物烘干、研磨后，在箱式电阻炉中以每分钟不超过3℃的速度升温至232℃，保持此温度4小时，继续以每分钟不超过3℃的速度升温至494℃，保持此温度2小时，自然冷却得到由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料。
分析：对复合材料进行成分分析，测得质量百分数为4.5％Pt、34.5％Al2O3、34.1％SnO2和26.9％BaO。
应用：以此复合材料作为氯代烃的催化燃烧催化剂，200℃时氯苯的转化率为58.5％，250℃时氯苯的转化率为89.9％。

Claims (2)

1.氯代烃的催化燃烧催化剂及其制备方法，其特征是由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料，其中各组分的质量百分数为3-5％Pt、28-35％Al2O3、32-40％SnO2和25-30％BaO，其制备方法是：将易溶于酸性水溶液的铝盐、锡盐和钡盐共溶于质量分数为10-20％的盐酸水溶液中，加入适量苹果酸和异丁醇，在40℃温度下恒温搅拌2-3小时，然后加入适量葡萄糖和氯铂酸，加热回流3-5小时，旋转蒸发掉三分之一水分，降至室温后滴加质量分数20％的氨水至pH值为5.5-6.5，继续搅拌1-2小时后静置陈化5-6小时，过滤并将滤出物烘干、研磨后，在箱式电阻炉中以每分钟不超过3℃的速度升温至220-240℃，保持此温度4-5小时，继续以每分钟不超过3℃的速度升温至480-495℃，保持此温度2-3小时，自然冷却得到由铂原子掺杂的Al2O3、SnO2和BaO组成的复合材料。
2.根据权利要求1所述的氯代烃的催化燃烧催化剂及其制备方法，其特征是所述的铝盐是硝酸铝、硫酸铝、高氯酸铝、磷酸铝、氯化铝和醋酸铝的无水物或水合物的一种或几种的混合物，锡盐是氯化锡、氯化亚锡、硝酸亚锡和硫酸亚锡的无水物或水合物的一种或几种的混合物，钡盐是氯化钡和硝酸钡的无水物或水合物的一种或两种的混合物。
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