一种有机废气净化催化剂及其制备方法技术领域
本发明涉及一种有机废气净化催化剂及其制备方法。
背景技术
石油化工、精细化工、涂料、制药、皮革、纺织印染等行业的生产过程中，都会释放
出碳烃化合物、甲苯、二甲苯、苯乙烯、乙酸乙酯、丙酮、甲醛等挥发性有机化合物。挥发性有
机废气是造成大气污染的主要有害物之一，它们如果不经处理直接排入大气会造成严重的
环境污染。
催化燃烧是净化挥发性有机废气最有效的方法之一，它利用有机废气净化催化剂
的作用下，可在较低温度发生氧化反应，生成CO2 和H2O 而除去，其核心技术是催化剂。近年
来，随着人们对环境问题的重视，这一技术在国内外得到了大量研究和快速的发展。
现有的有机废气净化催化剂普遍存在催化剂活性和稳定性不高、水热稳定性不
好、寿命较短以及生产成本高等缺陷。因此，研制出高活性、高稳定性、高寿命、低成本的有
机废气净化催化剂是十分具有实用价值的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一中净化有机废气的催化剂
及其制备方法。
本发明可以通过以下技术方案予以实现：
一种有机废气净化催化剂，其特征在于：该催化剂包含主要活性组分、助剂、载体；其
中：主要活性组分选自贵金属Pd、Pt，其含量以单质金属计，Pd的含量为催化剂总重量的
0.05wt％～0.2wt％；Pt的含量为整个催化剂总重量的0.1wt％～0.4wt％；
助剂包括助剂一和助剂二；助剂一选自Ni、Mn、Ce、Rh、Ru、Zr、La、Nb、Ti中的一种或几
种，其含量以单质金属计，为催化剂总重量的0.02wt％～5wt％；
助剂二选自碱金属和碱土金属中的一种或几种，其含量以单质金属计，为催化剂总重
量的0.05wt％～3wt％；
所述催化剂为颗粒、条状以及环状催化剂，载体为Al2O3；或为负载主要活性组分、助剂
的整体催化剂；
上述的有机废气净化催化剂，Pd的含量优选为催化剂总重量的0.09wt％～0.16wt％；
Pt的含量优选为整个催化剂总重量的0.12wt％～0.27wt％；
上述的有机废气净化催化剂，其助剂一选自Ni、Mn、Ce、Rh、Ru、Zr、La、Nb、Ti中的一种或
几种，其含量优选为催化剂总重量的0.1wt％～ 3.3wt％；
上述的有机废气净化催化剂，其助剂二选自碱金属和碱土金属中的一种或几种，其含
量优选为催化剂总重量的0.09wt％～1.6wt％；
所述催化剂可用于有机废气中烷烃、芳烃的高效脱除，起燃温度低，能够广泛应用于工
业有机废气的净化处理，具有较好的催化活性及水热稳定性。
本发明还提供一种净化有机废气催化剂的制备方法，根据应用工况的不同，可分
为颗粒、条状以及环状催化剂的制备和蜂窝陶瓷整体催化剂的制备，具体步骤如下：
1、颗粒、条状以及环状催化剂制备过程依次如下：
(1) 颗粒、条状以及环状催化剂载体的制备：将拟薄水铝石、硝酸铝和氯化铝的混合物
分别进行滚球、挤条或压片成型，100～150℃干燥2～6h，400～900℃焙烧3～6h，得到Al2O3
催化剂载体；
(2) 助剂二的负载：将助剂二的前驱体溶液采用等体积浸渍的方式浸渍到颗粒、条状
以或环状催化剂Al2O3载体上，100～150℃干燥2～6h，300～500℃焙烧3～6h；
(3) 助剂一及主要活性组分的负载：调节助剂一和主要活性组分的前驱体混合溶液的
PH值，浸渍到已经负载助剂二的催化剂上，浸渍时间为10～60min，100～150℃干燥2～6小
时，300～500℃焙烧3～6h，得到非均匀型蛋壳型催化剂。
2、整体催化剂制备过程依次如下：
涂层浆料制备：按照权利要求1 所述比例称取主要活性组分及助剂的前驱体、拟薄
水铝石粉，加入适量硝酸调节PH值，用球磨机球磨5-24h，得到有机废气净化催化剂作为蜂
窝陶瓷载体涂层的涂层浆料；
将上述浆料一次均匀涂覆到蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙
内多余的浆液；100～150℃干燥2～6h，300～600℃焙烧3～6h，得到有机废气净化催化剂。
本发明为了满足不同工况，提供了颗粒、条状以及环状有机废气净化催化剂和蜂
窝陶瓷整体有机废气净化催化剂。本发明的制备方法工艺简单，无需昂贵的制造设备，制造
成本较低，催化性能好。总的来说，本发明与现有技术相比较具有以下优点和效果：
通过贵金属Pd、Pt的协同作用，并加入助剂，大大提高了催化剂的活性。可以根据不
同工况，调整非均匀蛋壳型颗粒、条状以及环状有机废气净化催化剂的制备条件，满足工艺
要求。
在整体型有机废气净化催化剂的制备上，本发明采用一次性均匀涂覆，简化了
催化剂制备工艺。
对于分子量较大的有机废气，具有良好的脱除效果，精度高。
催化剂具有非常好的稳定性，可以满足含水体系的有机废气催化脱除。
具体实施方式
下面结合实例和比较例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不局限
于实施例表述的范围。
实施例1
称取20g本公司生产的γ- Al2O3球形载体（Ф1～1.2mm，比表面积为220.3m2•g-1，平均
孔径为14.5nm），400℃焙烧5h后备用。称取一定量的Mg(NO3)2溶液对载体进行等体积浸渍，
然后再110℃烘箱中干燥4h，最后在350℃空气气氛中焙烧5h；分别称取一定量的Pd(NO3)2、
Pt(NO3)2、Mn(NO3)2及La(NO3)3溶液混合，调节PH值至5，采用过量浸渍法对上面处理过的氧
化铝球形载体进行负载，浸渍时间为30min，然后在100℃烘箱中干燥6h，最后在400℃空气
气氛中焙烧5h，制得含量为0.05wt％Pd-0.4%Pt-2.1%Mn-0.53%La-0.12%Mg/ Al2O3的有机废
气净化球形颗粒催化剂。
实施例2
称取20g本公司生产的γ- Al2O3条状载体（Ф2×（3～8）mm，比表面积为243.5m2•g-1，
平均孔径为13.5nm），600℃焙烧6h后备用。称取一定量的Ca(NO3)2溶液对载体进行等体积浸
渍，然后再100℃烘箱中干燥6h，最后在500℃空气气氛中焙烧3h；分别称取一定量的Pd
(NO3)2、Pt(NO3)2及Ce(NO3)3溶液混合，调节PH值至4.5，采用过量浸渍法对以上处理过的氧
化铝条状载体进行负载，浸渍时间为10min，然后在150℃烘箱中干燥2h，最后在300℃空气
气氛中焙烧6h，制得含量为0.2wt％Pd-0.1%Pt-5.0%Ce-3.0%Ca/ Al2O3的有机废气净化条状
催化剂。
实施例3
称取20g本公司生产的γ- Al2O3环状载体（外径Φ6×内径Φ5×高4（mm），比表面积为
251.2m2•g-1，平均孔径为12.3nm），900℃焙烧3h后备用。称取一定量的NaNO3溶液对载体进
行等体积浸渍，然后再150℃烘箱中干燥2h，最后在300℃空气气氛中焙烧6h；分别称取一定
量的Pd(NO3)2、Pt(NO3)2及Ni(NO3)2溶液混合，调节PH值至6.0，采用过量浸渍法对以上处理
过的氧化铝环状载体进行负载，浸渍时间为60min，然后在120℃烘箱中干燥4h，最后在300
℃空气气氛中焙烧6h，制得含量为0.12wt％Pd-0.2%Pt-3.3%Ni-0.09%Na/ Al2O3的有机废气
净化环状催化剂。
实施例4
分别称取一定量的Pd(NO3)2、Pt(NO3)2、Zr(NO3)4及KNO3溶液混合，加入一定量的拟薄水
铝石粉，并加入适量硝酸调节PH至4.0，用球磨机球磨12h，得到涂层浆料；将上述浆料一次
均匀涂覆到40×40×25mm的蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙内多余
的浆液；100℃干燥6h，600℃焙烧3h，得到含量为0.13wt％Pd-0.27%Pt-3.01%Zr-1.19%K/
Al2O3 /堇青石蜂窝陶瓷有机废气净化整体催化剂。
实施例5
分别称取一定量的Pd(NO3)2、Pt(NO3)2、Rh(NO3)3、Ca(NO3)2及Mg(NO3)2溶液混合，加入一
定量的拟薄水铝石粉，并加入适量硝酸调节PH至3.0，用球磨机球磨24h，得到涂层浆料；将
上述浆料一次均匀涂覆到40×40×25mm的蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载
体孔隙内多余的浆液；150℃干燥2h，450℃焙烧4h，得到含量为0.16wt％Pd-0.25%Pt-0.11%
Rh-1.44%Ca-0.16%Mg/ Al2O3/堇青石蜂窝陶瓷有机废气净化整体催化剂。
实施例6
分别称取一定量的Pd(NO3)2、Pt(NO3)2、Ru(NO3)3及NaNO3溶液混合，加入一定量的拟薄
水铝石粉，并加入适量硝酸调节PH至3.5，用球磨机球磨5h，得到涂层浆料；将上述浆料一次
均匀涂覆到40×40×25mm的蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙内多余
的浆液；110℃干燥3.5h，300℃焙烧6h，得到含量为0.18wt％Pd-0.12%Pt-0.02%Ru-0.05%
Na/ Al2O3/堇青石蜂窝陶瓷有机废气净化整体催化剂。
实施例7
分别称取一定量的Pd(NO3)2、Pt(NO3)2、Nb(NO3)3、Ti(NO3)4及Mg(NO3)2溶液混合，加入一
定量的拟薄水铝石粉，并加入适量硝酸调节PH至5.5，用球磨机球磨16h，得到涂层浆料；将
上述浆料一次均匀涂覆到40×40×25mm的蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载
体孔隙内多余的浆液；130℃干燥3h，500℃焙烧2h，得到含量为0.09wt％Pd-0.22%Pt-0.09%
Nb-2.67%Ti-1.56%Mg/ Al2O3/堇青石蜂窝陶瓷有机废气净化整体催化剂。
以上所制备的催化剂进行甲苯催化燃烧实验，通过对甲苯的去除率来测试催化剂的活
性。在甲苯进口浓度 4000mg/ m3，空速 10000h-1 ，反应器入口温度为250℃的条件下进行
催化燃烧性能评价。结果见表一：
表一 催化燃烧评价结果
实施例
甲苯转化率
1
99.2%
2
99.3%
3
99.8%
4
99.8%
5
99.6%
6
99.1%
7
99.5%
由此可见，本发明的催化剂对有机废气有较好的净化效果。