本發(fā)明屬于等離子體催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙金屬整體式等離子體催化劑材料及其制備方法，可用于揮發(fā)性有機(jī)污染物的去除。

背景技術(shù)：

揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compounds,簡稱VOCs)作為大氣污染的主要污染物之一，成分復(fù)雜且種類繁多，是城市光化學(xué)煙霧前體物，不僅嚴(yán)重威脅人類生存環(huán)境，也給人類身體健康造成巨大的危害。我國十三五規(guī)劃綱要明確提出將VOCs納入總量控制指標(biāo)，強(qiáng)化了國家及地方VOCs控制。傳統(tǒng)VOCs的處理方法，如催化氧化法、吸收法、吸附法、光催化氧化法、膜分離法、等離子體法等，均存在處理效率低、能耗大、工藝復(fù)雜、運(yùn)行成本高和產(chǎn)生二次污染等不同程度的缺點(diǎn)，為了克服上述不足，近年來，低溫等離子體協(xié)同催化劑去除VOCs技術(shù)受到越來越多學(xué)者的關(guān)注。

低溫等離子體催化劑的研究較多，如中國專利CN103785390A、CN104607172A、ZL200710009641和ZL011805477.3，將催化劑材料引入等離子體場中，提高去除效果，但專利中的載體均為粉末狀，這不利于推廣工業(yè)化；中國專利CN105478136A公開了用SiC作為載體，引入貴金屬Ag、Pt、Pd等為主活性組分，過渡金屬M(fèi)n、Co、Ni等為助催化組分，但由于所用貴金屬成本較高，且易中毒失活，不利于工程實(shí)際中的應(yīng)用，為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明采用堇青石陶瓷作為載體，引入過渡金屬和稀土金屬雙活性組分，進(jìn)一步推進(jìn)等溫等離子體催化劑的工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提出一種操作簡單，原料廉價，制備條件溫和，過程無污染，且易于推廣產(chǎn)業(yè)化和市場化的新型環(huán)保等離子體催化劑。

本發(fā)明提出一種雙金屬整體式等離子體催化劑的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)堇青石蜂窩陶瓷載體的預(yù)處理；取人工截切打磨成圓柱體的堇青石蜂窩陶瓷載體，用去離子水清洗干凈，烘干；放到正煮沸騰的草酸溶液中酸洗，去離子水沖洗至中性，烘干；將上述堇青石蜂窩陶瓷載體放于硅膠溶液中浸漬，吹去堇青石蜂窩陶瓷載體孔道中的多余硅膠溶液，烘干；馬弗爐中180℃焙燒1h，400℃-600℃焙燒3h；

(2)前軀體漿液的制備：將一定量的過渡金屬前軀體鹽、稀土金屬前軀體鹽和γ-Al₂O₃粉末溶于去離子水中，加熱超聲攪拌，制得前軀體漿液；其中，過渡金屬元素質(zhì)量為γ-Al₂O₃粉末的5％-10％，稀土金屬元素質(zhì)量為γ-Al₂O₃粉末的0.5％-3％；

(3)過量浸漬法制備催化劑：將步驟(1)預(yù)處理后的堇青石蜂窩陶瓷載體置于步驟(2)中制得的前軀體漿液中，加熱超聲攪拌，吹去孔道中多余的漿液，烘干，馬弗爐中180℃焙燒1h，400℃-600℃焙燒3h。

優(yōu)選地，所述堇青石蜂窩陶瓷載體目數(shù)為400目。

優(yōu)選地，所述草酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％。

優(yōu)選地，硅膠溶液為工業(yè)硅膠溶液(氧化硅質(zhì)量百分含量20％-50％)。

優(yōu)選地，堇青石蜂窩陶瓷載體放于過量的工業(yè)硅膠溶液中浸漬時間為20min。

優(yōu)選地，步驟(1)和(3)中，焙燒溫度均為500℃焙燒3h。

優(yōu)選地，步驟(1)和(3)中，烘干均指烘箱110℃烘干2h。

優(yōu)選地，過渡金屬元素質(zhì)量為γ-Al₂O₃粉末的7.5％。

優(yōu)選地，過渡金屬前軀體鹽、稀土金屬前軀體鹽分別為乙酸錳、硝酸鈰或硝酸鑭。

所得整體式雙金屬整體式等離子體催化劑放于等離子體區(qū)域中，常溫常壓下用于揮發(fā)性有機(jī)污染物的去除，如甲苯，同時也較好地滿足了工業(yè)上對材料低壓力降和高機(jī)械強(qiáng)度的要求。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于：

1.本發(fā)明在制備過程中使用水作為溶劑，無環(huán)境污染；

2.使用硅膠溶液作為粘合劑和分散劑，采用過量浸漬法，可以使活性組分較均勻的分散在載體表面，有利于污染物降解效率的提高。可以使活性組分較均勻的分散在載體表面，有利于污染物降解效率的提高。

3.本發(fā)明制得的蜂窩狀的整體式催化劑，在一定程度上解決了反應(yīng)器阻力大的問題，易于工業(yè)化應(yīng)用。

4.催化劑的活性組分原料較廉價易得，成本低，且雙金屬催化劑使VOCs降解更徹底。

附圖說明

圖1為堇青石蜂窩陶瓷載體的SEM圖。

圖2為預(yù)處理后堇青石蜂窩陶瓷載體的SEM圖。

圖3為制得的雙金屬整體式等離子體催化劑SEM圖。

圖4為空管條件下去除甲苯效率圖。

圖5低溫等離子體協(xié)同7.5％MnOx/堇青石放電甲苯去除效率圖。

圖6為實(shí)施例1中所得新型催化劑與同7.5％MnOx/堇青石放電甲苯去除效率比較圖。

圖7為實(shí)施例2中所得新型催化劑與同7.5％MnOx/堇青石放電甲苯去除效率比較圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

(1)取人工截切打磨成圓柱體的400目的堇青石蜂窩陶瓷載體，去離子水清洗干凈，置于烘箱110℃烘干2h；20％的正煮沸騰的草酸溶液中酸洗2h，去離子水沖洗至中性，110℃烘干2h；將上述堇青石蜂窩陶瓷載體放于過量的工業(yè)硅膠溶液中浸漬20min，吹去堇青石蜂窩陶瓷載體孔道中的多余硅膠溶液，110℃烘干2h；馬弗爐中180℃焙燒1h，500℃焙燒3h。

(2)將一定量的乙酸錳、硝酸鈰和γ-Al₂O₃粉末溶于去離子水中，30℃超聲攪拌1h，制得前軀體漿液。其中，過渡金屬元素Mn質(zhì)量為γ-Al₂O₃粉末的7.5％，稀土金屬元素Ce質(zhì)量為γ-Al₂O₃粉末的1％。

(3)將步驟(1)預(yù)處理后的堇青石蜂窩陶瓷載體置于步驟(2)中制得的前軀體漿液中，60℃超聲攪拌6h，吹去孔道中多余的漿液，110℃烘干2h；馬弗爐中180℃焙燒1h，500℃焙燒3h，得到雙金屬整體式等離子體催化劑，當(dāng)空速5600h^-1，甲苯初始濃度600mg/m³，施加電壓22kV時，對甲苯的去除效率可達(dá)64.26％。

實(shí)施例2

(1)取人工截切打磨成圓柱體的400目的堇青石蜂窩陶瓷載體，去離子水清洗干凈，置于烘箱110℃烘干2h，20％的正煮沸騰的草酸溶液中酸洗2h，去離子水沖洗至中性，110℃烘干2h；將上述堇青石蜂窩陶瓷載體放于過量的工業(yè)硅膠溶液中浸漬20min，吹去堇青石蜂窩陶瓷載體孔道中的多余硅膠溶液，110℃烘干2h，馬弗爐中180℃焙燒1h，500℃焙燒3h。

(2)將一定量的乙酸錳、硝酸鑭和γ-Al₂O₃粉末溶于去離子水中，30℃超聲攪拌1h，制得前軀體漿液。其中，過渡金屬元素Mn質(zhì)量為γ-Al₂O₃粉末的7.5％，稀土金屬元素La質(zhì)量為γ-Al₂O₃粉末的2％。

(3)將步驟(1)預(yù)處理后的堇青石蜂窩陶瓷載體置于步驟(2)中制得的前軀體漿液中，60℃超聲攪拌6h，吹去孔道中多余的漿液，110℃烘干2h，馬弗爐中180℃焙燒1h，500℃焙燒3h，得到雙金屬整體式等離子體催化劑，當(dāng)空速5600h^-1，甲苯初始濃度600mg/m³，施加電壓22kV時，對甲苯的去除效率可達(dá)73.61％。