專利名稱：凈化廢氣用催化劑及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凈化廢氣用催化劑及其制造方法，更具體地，本發(fā)明涉及如下所 述的凈化廢氣用催化劑及其制造方法，所述催化劑能夠有效地去除在工業(yè)煙 或汽車排放 的氣體中所含的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，并且其制造成本可降低。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)煙囪或汽車排放的氣體包含揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。這些VOC是 發(fā)出臭味的有害大氣物質(zhì)，并且由于它們?cè)诤粑鞴?、引發(fā)癌癥等方面的負(fù)面效應(yīng)而對(duì)人 體是有害的，還導(dǎo)致環(huán)境污染如發(fā)出臭味、增加城市中的臭氧濃度等。為了防止由VOC引起的空氣污染，在工廠煙囪中安裝了去除VOC的凈化設(shè)備。目 前，凈化設(shè)備主要使用活性炭吸附法來(lái)去除V0C?；钚蕴课椒ㄊ抢没钚蕴咳コ齎OC的方法，活性炭具有大的表面積和很多細(xì) 孔。即，在活性炭吸附法中，將VOC通過(guò)活性炭層而由活性炭的細(xì)孔吸附V0C，從而去除V0C。 然而，活性炭吸附法的問(wèn)題在于當(dāng)活性炭由于連續(xù)在其上吸附VOC而被VOC飽和時(shí)，不能 再去除V0C，從而必須更換活性炭或必須加以分離然后重復(fù)利用活性炭。此外，世界上所有的國(guó)家正在通過(guò)基于各種國(guó)際協(xié)定確定VOC的標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)建立防 止因VOC引起的空氣污染的措施，或強(qiáng)制建立控制VOC的設(shè)備。順應(yīng)趨勢(shì)，韓國(guó)也利用法律 加緊了對(duì)VOC的管制。然而，活性炭吸附法不足以去除VOC使其達(dá)到符合更嚴(yán)格的法律的 程度。因此，最近，凈化設(shè)備常常使用催化氧化法。特別地，催化氧化法已用于凈化設(shè)備 中以減少汽車廢氣。催化氧化法是利用催化劑去除VOC的方法。在催化氧化法中，將VOC與催化劑接 觸，以便通過(guò)氧化反應(yīng)對(duì)VOC進(jìn)行分解并除臭，從而去除V0C。在這種催化氧化法中主要利 用貴金屬催化劑，如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)等。同時(shí)，韓國(guó)未審專利申請(qǐng)公布10-2009-00M577(在下文中稱作“傳統(tǒng)技術(shù)”)公開(kāi) 了制造用于減少汽車廢氣的催化劑的方法，其中，所述催化劑由“陶瓷載體-銅層-鎳-鉬 層”形成。然而，在傳統(tǒng)技術(shù)中公開(kāi)的催化劑的問(wèn)題在于由于其通過(guò)在陶瓷載體表面上形 成銅層、在銅層表面上形成鎳層、然后在鎳層表面上形成鉬層以在陶瓷載體上鍍敷鉬層來(lái) 制造，所以其制造工藝復(fù)雜，并且制造成本高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，設(shè)計(jì)了本發(fā)明來(lái)解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種新型的凈化廢氣 用催化劑及其制造方法，所述催化劑能夠更有效地去除V0C，其中通過(guò)簡(jiǎn)化該催化劑的結(jié)構(gòu) 能夠獲得其簡(jiǎn)化的制造工藝和降低的制造成本。為了完成上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種凈化廢氣用催化劑，其包括陶瓷載體、在陶瓷載體上形成的無(wú)電鍍鎳鍍層以及在無(wú)電鍍鎳鍍層上形成的貴金屬催化劑鍍層。本文中，陶瓷載體可包括氧化鋁(Al2O3)。此外，貴金屬催化劑鍍層可包括鉬。此外，貴金屬催化劑鍍層可通過(guò)無(wú)電鍍工藝形成。此外，陶瓷載體可具有空心圓筒形。本發(fā)明的另一方面提供制造凈化廢氣用催化劑的方法，包括下列步驟預(yù)處理陶 瓷載體；將預(yù)處理的陶瓷載體浸入到硫酸鎳溶液中以形成無(wú)電鍍鎳鍍層；以及在無(wú)電鍍鎳 鍍層上形成貴金屬催化劑鍍層。本文中，在貴金屬催化劑鍍層的形成中，可將包括無(wú)電鍍鎳鍍層的陶瓷載體浸入 到氯化鉬溶液中以形成無(wú)電鍍鉬鍍層。此外，陶瓷載體的預(yù)處理可包括下列步驟將陶瓷載體浸入到氟化銨溶液中以腐 蝕該陶瓷載體；將被腐蝕的陶瓷載體浸入到硫酸溶液中以清洗該陶瓷載體；將清洗過(guò)的陶 瓷載體浸入到硫酸錫溶液中以在陶瓷載體上形成錫層；以及將覆蓋有錫層的陶瓷浸入到氯 化鈀溶液中以在陶瓷載體上形成鈀層。


本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合附圖從下面的詳細(xì)描述中更清楚地 得以理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，用于去除VOC的催化反應(yīng)器的催化反應(yīng)層的剖視 圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的圓柱形催化劑的圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明制造的空心圓筒形催化劑的圖；圖4是簡(jiǎn)易制造的催化反應(yīng)器的示意圖；圖5是比較例1的催化劑和比較例2的催化劑的VOC去除效果的對(duì)比圖；以及圖6是比較例1的催化劑和比較例3的催化劑的VOC去除效果的對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將詳細(xì)描述本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的凈化廢氣用催化劑包括陶瓷載體、在陶瓷載體表面上形成的無(wú)電鍍 鎳鍍層和在無(wú)電鍍鎳鍍層表面上形成的貴金屬催化劑鍍層。陶瓷載體可包括氧化鋁(Al2O3)。氧化鋁耐熱，并且可使陶瓷載體表面變粗糙以增 加陶瓷載體的表面積，因此能夠使貴金屬催化劑鍍層與廢氣接觸的面積達(dá)到最大，從而最 大化VOC去除效果。而且，陶瓷載體可包括氧化硅(SiO2)或可包括氧化鋁和氧化硅的混合 物。優(yōu)選地，貴金屬可包括選自鉬(Pt)、鈀(Pd)和銠( )中的任何一種。更優(yōu)選地， 貴金屬可包括鉬(Pt)。即，貴金屬催化劑可僅由鉬制成，可由鉬和銠的合金制成，或可由鉬、 鈀和銠的三元合金制成。一般來(lái)說(shuō)，鉬是顯示最好的正性VOC去除效果的催化劑，但是根據(jù)VOC的種類，鈀和銠也可顯示比鉬更好的VOC去除效果。因此，可選擇性地使用鉬、鈀或/和銠?？赏ㄟ^(guò)無(wú)電鍍工藝形成貴金屬催化劑鍍層。這樣，當(dāng)通過(guò)無(wú)電鍍工藝形成貴金屬 催化劑鍍層時(shí)，可通過(guò)無(wú)電鍍工藝實(shí)施所有的催化劑制造工藝，因此能夠簡(jiǎn)化生產(chǎn)線，從而 降低設(shè)備成本。同時(shí)，本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)顯示，本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)的催化劑展現(xiàn)的VOC去除效果是使 用傳統(tǒng)活性炭吸附法時(shí)的VOC去除效果的大約五倍。此外，如下所述，根據(jù)本發(fā)明的凈化廢氣用催化劑優(yōu)于傳統(tǒng)催化劑。S卩，根據(jù)本發(fā)明的凈化廢氣用催化劑的制造如下通過(guò)無(wú)電鍍工藝，在陶瓷載體表 面上直接形成鎳鍍層，然后在鎳鍍層上形成貴金屬催化劑鍍層，因此與傳統(tǒng)技術(shù)不同，不需 要形成銅層，結(jié)果簡(jiǎn)化了制造工藝，從而降低了制造成本。而且，本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)顯示，與包括陶瓷載體、銅鍍層、鎳鍍層和鉬鍍層的傳統(tǒng)催 化劑相比，包括陶瓷載體、無(wú)電鍍鎳鍍層和貴金屬催化劑鍍層的本發(fā)明催化劑展現(xiàn)出提高 的VOC去除效果。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的催化劑。陶瓷載體是耐熱的，并且可使其表面變粗糙以增加其表面積，因此能夠使在陶瓷 載體表面上所鍍的貴金屬催化劑與污染物即VOC接觸的面積達(dá)到最大，從而更有效地去除 VOC0因此，主要使用陶瓷載體作為催化劑的載體。然而，由于陶瓷載體是非導(dǎo)體，因此其問(wèn)題在于，不能直接在陶瓷載體表面上形成 貴金屬催化劑層。因此，為了在陶瓷載體上形成貴金屬催化劑層，形成銅層作為底鍍層。形 成銅層作為底鍍層的原因是，因?yàn)殂~具有優(yōu)異的反應(yīng)性和導(dǎo)電性，所以常使用銅來(lái)形成鍍 金屬用的底鍍層。然而，由于銅具有與其他金屬的高擴(kuò)散能力，當(dāng)直接在銅鍍層上形成貴金屬催化 劑層時(shí)，問(wèn)題在于銅和貴金屬互相擴(kuò)散，從而損失了在銅鍍層表面上存在的貴金屬，因此 損失了其催化能力。因此，在傳統(tǒng)催化劑的情形中，為了克服上述問(wèn)題，在銅鍍層上形成鎳鍍層。所述 鎳鍍層用來(lái)在一定程度上防止在銅鍍層和貴金屬催化劑層之間的擴(kuò)散。然而，用于去除VOC的催化反應(yīng)器被加熱至約200 400°C的溫度。這樣，當(dāng)長(zhǎng)時(shí) 間加熱催化劑時(shí)，就變得難以通過(guò)鎳鍍層來(lái)防止在銅鍍層和貴金屬催化劑層之間的擴(kuò)散， 從而不能防止貴金屬向銅鍍層擴(kuò)散，因此降低了 VOC去除效果。然而，在本發(fā)明催化劑的情形中，當(dāng)在陶瓷載體上形成無(wú)電鍍鎳鍍層，然后在無(wú)電 鍍鎳鍍層上形成貴金屬催化劑層時(shí)，盡管長(zhǎng)時(shí)間加熱催化劑至約200 400°C的溫度，也不 會(huì)通過(guò)擴(kuò)散損失貴金屬，因此提高了 VOC去除效果。而且，根據(jù)本發(fā)明的催化劑，由于不需要形成銅鍍層，簡(jiǎn)化了其制造工藝，因此降 低了其制造成本。同時(shí)，本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)顯示，與傳統(tǒng)催化劑相比，本發(fā)明催化劑可在較低的溫度下 去除VOC。也就是說(shuō)，如上所述，催化反應(yīng)器必須加熱至約200 400°C的溫度。然而，與傳統(tǒng) 催化劑相比，本發(fā)明的催化劑可在較低的溫度下去除VOC。其結(jié)果在下面表1中給出。
[表 1]
權(quán)利要求
1.一種凈化廢氣用催化劑，其包含 陶瓷載體；在陶瓷載體上形成的無(wú)電鍍鎳鍍層；以及 在無(wú)電鍍鎳鍍層上形成的貴金屬催化劑鍍層。
2.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其中所述陶瓷載體包含氧化鋁(Al2O3)。
3.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其中所述貴金屬催化劑鍍層包含鉬。
4.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其中所述貴金屬催化劑鍍層通過(guò)無(wú)電鍍工藝形成。
5.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其中所述陶瓷載體具有空心圓筒形。
6.一種制造凈化廢氣用催化劑的方法，其包括下列步驟 預(yù)處理陶瓷載體；將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的陶瓷載體浸入到硫酸鎳溶液中以形成無(wú)電鍍鎳鍍層；以及 在無(wú)電鍍鎳鍍層上形成貴金屬催化劑鍍層。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中在形成貴金屬催化劑鍍層的步驟中，將包含無(wú)電鍍 鎳鍍層的陶瓷載體浸入到氯化鉬溶液中以形成無(wú)電鍍鉬鍍層。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中陶瓷載體的預(yù)處理包括下列步驟 將陶瓷載體浸入到氟化銨溶液中以腐蝕該陶瓷載體；將被腐蝕的陶瓷載體浸入到硫酸溶液中以清洗該陶瓷載體；將清洗過(guò)的陶瓷載體浸入到硫酸錫溶液中以在該陶瓷載體上形成錫層；以及將覆有錫層的陶瓷載體浸入到氯化鈀溶液中以在該陶瓷載體上形成鈀層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凈化廢氣用催化劑及其制造方法。所述凈化廢氣用催化劑包含陶瓷載體、在陶瓷載體上形成的無(wú)電鍍鎳鍍層、以及在無(wú)電鍍鎳鍍層上形成的貴金屬催化劑鍍層。所述催化劑的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠有效地去除工業(yè)煙囪或汽車排放的氣體中所含的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，并且簡(jiǎn)化了催化劑的結(jié)構(gòu)，從而簡(jiǎn)化了其制造工藝，因此降低了其制造成本。
文檔編號(hào)B01D53/94GK102039145SQ20101022249
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者張承浚, 樸仁成 申請(qǐng)人:認(rèn)知-普拉斯株式會(huì)社