一种含氯VOCs氧化降解用Pt/Ce-USY催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种含氯VOCs低温氧化降解催化剂的制备方法，特别是一种含氯VOCs氧化降解用Pt/Ce-USY催化剂及其制备方法。
背景技术
含氯挥发性有机物(CVOCs)是一类对环境和人类健康有着极大危害的化合物，常见的有二氯甲烷(DCM)、三氯甲烷(CF)、二氯乙烷(DCE)、三氯乙烯(TCE)、四氯化碳(CT)、氯苯(PhCl)等，由于它们具有良好的化学稳定性，通常作为有机溶剂和化工生产过程中的半成品而得到广泛的应用。催化燃烧技术是CVOCs污染物净化处理的重要和很有效手段之一，而开发低成本、高性能的催化剂是实现该技术应用的关键。固体酸(如分子筛)与铈基氧化物复合，使催化剂兼具良好的酸性和氧化性，在保持CVOCs吸附断键有利环境的同时可促进中间产物的深度氧化，因此，近年来引起了人们的广泛关注。然而，在实际工业排放的含氯有机废气中往往含有非含氯烃有机化合物(如苯及烷烃等)，但非贵金属催化剂对此类VOCs的氧化活性不高，此外，由于竞争吸附，也不利于催化剂对CVOCs的吸附与活化，并易因积碳而失活。因此，开发高效、广谱、稳定的含氯有机废气燃烧催化剂对于催化燃烧技术的广泛应用具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效、广谱的含氯有机废气燃烧催化剂，具体是指含氯VOCs氧化降解用Pt/Ce-USY催化剂及其制备方法，本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种含氯VOCs氧化降解用Pt/Ce-USY催化剂，以二氯四氨合铂Ⅱ(Pt(NH3)4Cl2·H2O)、氯化亚铈(CeCl3·7H2O)、铵基超稳Y分子筛(NH4-USY)为主要原料，采用沉淀-沉积法负载CeO2和离子交换法负载Pt制得Pt/Ce-USY催化剂，催化剂中CeO2含量为3～20％，Pt含量为0.1～0.45％。
本发明还公开了一种含氯VOCs氧化降解用Pt/Ce-USY催化剂的制备方法，具体制备步骤如下：
1)按所述CeO2含量，在浓度为0.012～0.12mol/L的CeCl3水溶液中加入设定量的粉末NH4-USY，搅拌均匀后在激烈搅拌下滴加浓度为1.0mol/L的氨水(NH3·H2O)，滴加至混合溶液pH值达到9-11后室温放置陈化12小时，然后过滤、去离子水洗涤多次至滤液呈中性，在60℃下干燥12小时，550℃下焙烧2小时处理，制得Ce-USY；
2)按所述Pt含量，在设定浓度的Pt(NH3)4Cl2水溶液中加入设定量的粉末Ce-USY，在100℃下回流反应3小时，冷却至室温，加入过量的甲醛溶液(CH2O)后放置4小时，然后过滤、去离子水洗涤多次至滤液检测不到Cl-，在60℃下干燥12小时，500℃焙烧2小时处理，制得Pt/Ce-USY催化剂。
作为进一步地改进，本发明所述的CeO2的最佳含量为6～12％，Pt的最佳含量为0.3～0.45％。
作为进一步地改进，本发明所述的步骤2)中，CH2O与Pt的摩尔比大于5.0。
本发明所提供的Pt/Ce-USY催化剂的制备方法，其优点是：采用廉价的氯化亚铈和工业化生产的USY分子筛、少量的Pt(二氯四氨合铂Ⅱ)为原料，采用沉淀-沉积结合离子交换法制得Pt/Ce-USY催化剂，制备工艺简单，催化剂成本低、低温氧化活性高，是一种高效、广谱的含氯有机废气燃烧催化剂。该催化剂对二氯乙烷等含氯VOCs、苯等非含氯VOCs均具有良好的低温催化降解活性和稳定性，对催化燃烧技术的广泛应用具有重要的意义。
具体实施方式:
本发明公开了一种含氯VOCs氧化降解用Pt/Ce-USY催化剂及其制备方法，以二氯四氨合铂Ⅱ(Pt(NH3)4Cl2·H2O)、氯化亚铈(CeCl3·7H2O)、铵基超稳Y分子筛(NH4-USY)为主要原料，采用沉淀-沉积法负载CeO2和离子交换法负载Pt制得Pt/Ce-USY催化剂，催化剂中CeO2含量为3～20％，Pt含量为0.1～0.45％，具体制备步骤如下：
1)按所述CeO2含量，在浓度为0.012～0.12mol/L的CeCl3水溶液中加入设定量的粉末NH4-USY，搅拌均匀后在激烈搅拌下滴加浓度为1.0mol/L的氨水(NH3·H2O)，滴加至混合溶液pH值达到9-11后室温放置陈化12小时，然后过滤、去离子水洗涤多次至滤液呈中性，在60℃下干燥12小时，550℃下焙烧2小时处理，制得Ce-USY；
2)按所述Pt含量，在设定浓度的Pt(NH3)4Cl2水溶液中加入设定量的粉末Ce-USY，在100℃下回流反应3小时，冷却至室温，加入过量的甲醛溶液(CH2O)后放置4小时，然后过滤、去离子水洗涤多次至滤液检测不到Cl-，在60℃下干燥12小时，500℃焙烧2小时处理，制得Pt/Ce-USY催化剂。
CeO2的最佳含量为6～12％，Pt的最佳含量为0.3～0.45％，步骤2)中，CH2O与Pt的摩尔比大于5.0。
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：
实施例1
将1.3g氯化亚铈溶解在100ml水中，加入10g粉末NH4-USY，搅拌均匀后在激烈搅拌下滴加浓度为1.0mol/L的氨水(NH3·H2O)，滴加至混合溶液pH值达到10.0后室温放置陈化12小时，然后过滤、去离子水洗涤多次至滤液呈中性，在60℃下干燥12小时，550℃下焙烧2小时处理，制得CeO2含量为6％的Ce-USY。
将0.081g二氯四氨合铂Ⅱ溶解在100ml水中，加入上述粉末Ce-USY，在100℃下回流反应3小时，冷却至室温，加入过量的甲醛溶液后放置4小时，然后过滤、去离子水洗涤多次至滤液检测不到Cl-，在60℃下干燥12小时，500℃焙烧2小时处理，制得Pt/Ce-USY催化剂。该催化剂中CeO2和Pt的含量分别为6％和0.45％。
实施例2
用实施例1相同的操作，不同之处在于：将二氯四氨合铂Ⅱ的用量改为0.054g，该催化剂中CeO2和Pt的含量分别为6％和0.3％。
实施例3
用实施例1相同的操作，不同之处在于：将二氯四氨合铂Ⅱ的用量改为0.018g，该催化剂中CeO2和Pt的含量分别为6％和0.1％。
实施例4
用实施例1相同的操作，不同之处在于：将氯化亚铈的用量改为2.6g，该催化剂中CeO2和Pt的含量分别为12％和0.45％。
实施例5
用实施例1相同的操作，不同之处在于：将氯化亚铈的用量改为4.3g，该催化剂中CeO2和Pt的含量分别为20％和0.45％。
实施例6
用实施例1相同的操作，不同之处在于：将氯化亚铈的用量改为0.65g，该催化剂中CeO2和Pt的含量分别为3％和0.45％。
实施例7
用实施例1相同的操作，不同之处在于：得到的Ce-USY不再进一步负载Pt，该催化剂中CeO2和Pt的含量分别为6％和0％。
实施例8
用实施例1相同的操作，不同之处在于：将不含CeO2的USY直接负载Pt，该催化剂中CeO2和Pt的含量分别为0％和0.45％。
1～4实例中催化剂对含氯有机物的催化降解活性如下表所示：
注：0.3ml、粒径为40-60目的催化剂，空速为15000h－1。T90数值越小，表明该催化剂的低温氧化活性越高。
以上所述并非是对本发明的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
