權(quán)利要求書： 1.一種應(yīng)用在OCs催化燃燒過程中的結(jié)構(gòu)化催化材料，其特征在于，該催化材料采用具有多孔結(jié)構(gòu)的多孔碳化硅作為載體，在其表面原位生長碳化硅晶須作為二次載體，在二次載體表面負(fù)載貴金屬、金屬氧化物或兩者的混合物作為活性組分，構(gòu)成結(jié)構(gòu)化催化材料；

多孔碳化硅具有波紋形狀或中空雙連續(xù)三維連通孔道結(jié)構(gòu)；導(dǎo)熱系數(shù)大于10W/mK，抗壓強(qiáng)度大于10MPa；

多孔碳化硅載體表面生長的碳化硅晶須，直徑為10納米?10微米、長度為1微米?10毫米；

波紋形狀的多孔碳化硅，采用具有波紋幾何形狀的泡沫碳化硅陶瓷填料單元板疊加組合而成，填料單元板為具有三維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)泡沫碳化硅陶瓷，孔徑在l0PPi?80PPi之間，體積分?jǐn)?shù)控制在10?70%之間；中空雙連續(xù)三維連通孔道結(jié)構(gòu)的多孔碳化硅，在宏觀上由三維連通的支撐骨架網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建而成，支撐骨架自身為三維連通的具有中空結(jié)構(gòu)的微通道，微通道管壁為致密的，或為含有納米級和/或微米級孔徑的孔隙。

2.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在OCs催化燃燒過程中的結(jié)構(gòu)化催化材料，其特征在于，貴金屬為Pd、Pt、Au、Ru、Ag中的一種或兩種以上，金屬氧化物為Cu、Cr、Mn、Co、Ni、Ce、La的氧化物中的一種或兩種以上。

3.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在OCs催化燃燒過程中的結(jié)構(gòu)化催化材料，其特征在于，采用化學(xué)氣相沉積或炭熱還原方法在多孔碳化硅載體表面制備一維碳化硅晶須。

4.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在OCs催化燃燒過程中的結(jié)構(gòu)化催化材料，其特征在于，金屬氧化物具有一維結(jié)構(gòu)，包圍碳化硅晶須進(jìn)行生長。

5.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在OCs催化燃燒過程中的結(jié)構(gòu)化催化材料，其特征在于，對于金屬氧化物活性組分，采用浸漬、化學(xué)氣相沉積或水熱生長的方法制備；對于貴金屬活性組分，采用浸漬、共沉淀或水熱合成的方法制備；或者，先在碳化硅晶須表面制備金屬氧化物，然后再通過浸漬、共沉淀或水熱合成的方法在其表面進(jìn)一步負(fù)載貴金屬催化劑。

6.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在OCs催化燃燒過程中的結(jié)構(gòu)化催化材料，其特征在于，對于金屬氧化物活性組分，碳化硅晶須表面負(fù)載的金屬氧化物活性組分含量為50?400kg/

3 3

m；對于貴金屬活性組分，貴金屬活性組分的含量為0.1?2kg/m。

7.一種權(quán)利要求1至6之一所述的結(jié)構(gòu)化催化材料在OCs催化燃燒過程中的應(yīng)用，其特征在于：OCs催化氧化反應(yīng)在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行，以空氣作為氧化劑，處理OCs的濃度范?1

圍10ppm?2000ppm，體積空速3000?100000h ，處理溫度100℃?500℃，將揮發(fā)性有機(jī)物催化氧化形成水和二氧化碳。

說明書： 一種結(jié)構(gòu)化催化材料及在OCs催化燃燒過程中的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境催化材料領(lǐng)域，具體為一種結(jié)構(gòu)化催化材料及在OCs催化燃燒過程中的應(yīng)用。

背景技術(shù)[0002] 催化燃燒反應(yīng)過程是一個典型的放熱過程，常規(guī)加熱(如：火焰、熱風(fēng)、電熱、蒸汽等)利用熱傳導(dǎo)、對流、熱輻射將熱量首先傳遞給被加熱物體表面，在通過熱傳導(dǎo)逐步使中

心溫度升高。它要使催化劑床層中心部位達(dá)到所需的溫度，就需要較長的熱傳導(dǎo)時間，而對

熱傳導(dǎo)率差的催化劑需要的時間就更長。達(dá)到起燃溫度后，由于不能快速移熱，容易造成催

化劑迅速升溫，并造成局部飛溫，造成催化劑燒結(jié)失活。另外，催化燃燒作為整個化工過程

的最后一個單元決不能影響上游單元的性質(zhì)，因此在高空速的同時要求極低的壓降。對此，

環(huán)境催化劑的解決方法是使催化劑和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)化。

[0003] 通常，需要將催化反應(yīng)的活性組分擔(dān)載在大孔催化劑載體上或先在大孔載體上負(fù)載高比表面積的二次載體上，而后將活性組分負(fù)載到二次載體上，制成結(jié)構(gòu)化催化劑。希望

在保持催化活性組分高反應(yīng)活性、高穩(wěn)定性等優(yōu)點的前提下，具備以下優(yōu)勢：①能很好地實

現(xiàn)催化劑的化學(xué)設(shè)計和反應(yīng)工程設(shè)計之間的結(jié)合；②有較強(qiáng)的傳熱、傳質(zhì)和較低的床層壓

力降，因而能有效提高反應(yīng)效率和分子篩的穩(wěn)定性，減少副產(chǎn)物生成；③有利于開發(fā)新的反

應(yīng)技術(shù)和過程集成技術(shù)；④無催化劑磨損及催化劑與產(chǎn)物分離的問題，有利于提高催化劑

壽命和操作過程的安全性。這些優(yōu)勢對提高化工生產(chǎn)的節(jié)能、高效、清潔、安全水平有著十

分重要的作用。

[0004] 碳化硅是一種導(dǎo)熱能力接近銅、化學(xué)穩(wěn)定性極其優(yōu)越的陶瓷材料，將其制備成多孔結(jié)構(gòu)，可形成理想的結(jié)構(gòu)化催化劑載體。在國家“十一五”“863”計劃支持下，中國科學(xué)院

金屬研究所研發(fā)出具有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能、低成本多孔碳化硅制備技術(shù)，掌握在

泡沫碳化硅上制備氧化鋁、氧化硅、活性炭、二氧化鈦和分子篩等活性涂層的制備技術(shù)，并

開展泡沫碳化硅基結(jié)構(gòu)化催化劑在天然氣絕熱轉(zhuǎn)化制合成氣、甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯、低濃

度甲烷流向變換催化燃燒、礦井通風(fēng)氣中低濃度甲烷流向變換催化燃燒、甲基吡啶定向氧

化等一系列中試。形成具有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的泡沫碳化硅結(jié)構(gòu)催化劑的設(shè)計、制備和關(guān)

鍵應(yīng)用技術(shù)體系，為我國開展結(jié)構(gòu)催化劑技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)化催化材料及在OCs催化燃燒過程中的應(yīng)用，解決現(xiàn)有多孔碳化硅幾何外表面積較小，不利于提高單位體積催化劑處理能力及提高活性組

分穩(wěn)定性的問題，可提高多孔碳化硅幾何外表面積。

[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：[0007] 一種結(jié)構(gòu)化催化材料，該催化材料采用具有多孔結(jié)構(gòu)、高熱導(dǎo)率、高強(qiáng)度的多孔碳化硅作為載體，在其表面原位生長碳化硅晶須作為二次載體，在二次載體表面負(fù)載貴金屬、

金屬氧化物或兩者的混合物作為活性組分，構(gòu)成結(jié)構(gòu)化催化材料。

[0008] 所述的結(jié)構(gòu)化催化材料，多孔碳化硅具有三維聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或蜂窩結(jié)構(gòu)或波紋形狀或中空雙連續(xù)三維連通孔道結(jié)構(gòu)；導(dǎo)熱系數(shù)大于10W/mK，抗壓強(qiáng)度大于10MPa。

[0009] 所述的結(jié)構(gòu)化催化材料，多孔碳化硅載體表面生長的碳化硅晶須，直徑為10納米?10微米、長度為1微米?10毫米。

[0010] 所述的結(jié)構(gòu)化催化材料，貴金屬為Pd、Pt、Au、Ru、Ag中的一種或兩種以上，金屬氧化物為Cu、Cr、Mn、Co、Ni、Ce、La中的一種或兩種以上。

[0011] 所述的結(jié)構(gòu)化催化材料，①三維聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔碳化硅，孔體積50?90％，孔徑0.5?5mm；②蜂窩結(jié)構(gòu)的多孔碳化硅，具有連續(xù)單一的類似于蜂窩形的整體結(jié)構(gòu)，沿軸向

有許多平行的通道，通道的形狀是三角形或波形；組成蜂窩結(jié)構(gòu)的單位面積孔數(shù)控制在

2

100?5個/cm 之間，孔壁厚度控制在0.2?2mm之間，孔壁為致密結(jié)構(gòu)或者微孔結(jié)構(gòu)；③波紋形

狀的多孔碳化硅，采用具有波紋幾何形狀的泡沫碳化硅陶瓷填料單元板疊加組合而成，填

料單元板為具有三維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)泡沫碳化硅陶瓷，孔徑在l0PPi?80PPi之間，體積分?jǐn)?shù)控

制在10?70％之間；④中空雙連續(xù)三維連通孔道結(jié)構(gòu)的多孔碳化硅，在宏觀上由三維連通的

支撐骨架網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建而成，支撐骨架自身為三維連通的具有中空結(jié)構(gòu)的微通道，微通道管壁

為致密的，或為含有納米級和/或微米級孔徑的孔隙。

[0012] 所述的結(jié)構(gòu)化催化材料，采用化學(xué)氣相沉積或炭熱還原方法在多孔碳化硅載體表面制備一維碳化硅晶須。

[0013] 所述的結(jié)構(gòu)化催化材料，金屬氧化物具有一維或二維結(jié)構(gòu)，包圍碳化硅晶須進(jìn)行生長。

[0014] 所述的結(jié)構(gòu)化催化材料，對于金屬氧化物活性組分，采用浸漬、化學(xué)氣相沉積或水熱生長的方法制備；對于貴金屬活性組分，采用浸漬、共沉淀或水熱合成的方法制備；或者，

先在碳化硅晶須表面制備金屬氧化物，然后再通過浸漬、共沉淀或水熱合成的方法在其表

面進(jìn)一步負(fù)載貴金屬催化劑。

[0015] 所述的結(jié)構(gòu)化催化材料，對于金屬氧化物活性組分，碳化硅晶須表面負(fù)載的金屬3

氧化物活性組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50?400kg/m ；對于貴金屬活性組分，貴金屬活性組分的質(zhì)量分

3

數(shù)為0.1?2kg/m。

[0016] 所述的結(jié)構(gòu)化催化材料在OCs催化燃燒過程中的應(yīng)用，OCs催化氧化反應(yīng)在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行，以空氣作為氧化劑，處理OCs的濃度范圍10ppm?2000ppm，體積空速3000?

?1

100000h ，處理溫度100℃?500℃，將揮發(fā)性有機(jī)物催化氧化形成水和二氧化碳。

[0017] 本發(fā)明的設(shè)計思想是：[0018] 本發(fā)明選用具有較高機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)的泡沫碳化硅作為載體，在其表面制備一維碳化硅晶須。碳化硅晶須具有較高的長徑比，并以泡沫碳化硅載體生長出來，有效提高

泡沫碳化硅載體的結(jié)合表面積；同時，由于碳化硅晶須以泡沫碳化硅陶瓷為載體生長出來，

與基底形成連續(xù)的熱網(wǎng)絡(luò)，有利于傳熱。以此為二次載體，可以直接負(fù)載金屬氧化物或貴金

屬活性組分，或先負(fù)載金屬氧化物、在負(fù)載貴金屬活性組分，有利于提高單位體積催化劑內(nèi)

活性組分負(fù)載量及活性組分分布均勻性。表面修飾碳化硅晶須的多孔碳化硅具有多級孔道

結(jié)構(gòu)和較低的壓降，適合催化氧化反應(yīng)在高空速下進(jìn)行。將其應(yīng)用于OCs催化氧化可以強(qiáng)

化傳質(zhì)、傳熱，提高單位體積催化劑OCs處理量。

[0019] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果：[0020] 1、本發(fā)明多孔碳化硅載體強(qiáng)度大、導(dǎo)熱系數(shù)高，可以平衡床層溫度、迅速移走反應(yīng)熱，防止床層飛溫。

[0021] 2、本發(fā)明表面生長晶須的多孔碳化硅，單位體積外表面積大，孔隙率高，壓降低，反應(yīng)物處理量大。

[0022] 3、本發(fā)明相對于將活性組分，尤其是金屬氧化物直接負(fù)載到碳化硅表面，金屬氧化物包圍晶須生長有利于分散應(yīng)力，促進(jìn)活性組分與載體之間的牢固結(jié)合。

附圖說明[0023] 圖1a?圖1b為金屬氧化物/碳化硅晶須/多孔碳化硅結(jié)構(gòu)化催化劑的截面形貌。其中，圖1a為宏觀形貌，圖1b為局部放大圖。

[0024] 圖2a?圖2b為金屬氧化物/碳化硅晶須/多孔碳化硅結(jié)構(gòu)化催化劑的氮氣吸附/脫附曲線及孔徑分布圖。其中，圖2a為氮氣吸附/脫附曲線，橫坐標(biāo)RalativePressure代表相

3

對壓強(qiáng)(P/P0)，縱坐標(biāo)QuantityAdsorbed代表吸附量(cm/gSTP)；圖2b為孔徑分布圖，橫

坐標(biāo)PoreDiameter代表孔徑( 埃)，縱坐標(biāo)d/dlog(D)Poreolume代表催化劑的微分

孔徑分布。

[0025] 圖3a?圖3b為金屬氧化物直接負(fù)載到泡沫碳化硅表面的掃描電鏡圖像。其中，圖3a為宏觀形貌，圖3b為局部放大圖。

具體實施方式[0026] 在具體實施過程中，本發(fā)明以具有多孔結(jié)構(gòu)的碳化硅作為載體，在其表面原位生長的一維碳化硅晶須作為二次載體，金屬氧化物、貴金屬或兩者的混合物作為活性組分的

結(jié)構(gòu)化催化材料。

[0027] 三維聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多孔碳化硅材料可以使用中國發(fā)明專利申請(公開號：CN1600742A)中提到的一種高強(qiáng)度致密的泡沫碳化硅陶瓷材料及其制備方法。將泡沫塑料

剪裁后，浸入料漿中，取出后，除去多余的料漿，半固化，然后高溫、高壓固化；將固化后的泡

沫體熱解，得到與原始泡沫形狀一樣的由碳化硅與熱解碳組成的泡沫狀碳骨架；磨開碳骨

架中心孔，用壓注方法將碳化硅料漿壓注到碳骨架中心孔內(nèi)并添滿中心孔，然后熱解；經(jīng)過

滲硅過程，碳骨架中的碳與氣相或液相硅反應(yīng)生成碳化硅，并與泡沫骨架中的原始碳化硅

顆粒結(jié)合起來，從而得到高強(qiáng)度致密的泡沫碳化硅陶瓷。本發(fā)明陶瓷筋致密度高、顯微組織

均勻強(qiáng)度高。

[0028] 蜂窩結(jié)構(gòu)多孔碳化硅材料可以使用中國發(fā)明專利申請(公開號：CN102643095A)中提到的一種SiC蜂窩陶瓷材料及其制備方法。采用有機(jī)樹脂及SIC粉末為主要原料，利用

模壓工藝制備單層結(jié)構(gòu)再組裝起來成為蜂窩結(jié)構(gòu)，熱解后經(jīng)反應(yīng)熔滲燒結(jié)成為最終產(chǎn)品。

[0029] 波紋形狀多孔碳化硅可以使用中國發(fā)明專利申請(公開號：CN102218293A)中提到的一種SiC蜂窩陶瓷材料及其制備方法。采用有機(jī)泡沫預(yù)先切割成所需要的波紋形狀，然后

再模壓成型或者對輥擠壓成型，很好的解決成型過程中泡沫孔壓縮及拉長變形問題，得到

的填料單元板泡沫孔形狀規(guī)則，良好地保持有機(jī)泡沫模版原有的三維網(wǎng)絡(luò)連通結(jié)構(gòu)。

[0030] 中空雙連續(xù)三維連通孔道結(jié)構(gòu)多孔碳化硅，可以使用中國發(fā)明專利申請(公開號：CN108069725A)中提到的一種中空泡沫材料及其制備方法和應(yīng)用。利用具有三維連通網(wǎng)絡(luò)

結(jié)構(gòu)的高分子樹脂泡沫材料，采用本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制備方法，制得三維連通網(wǎng)絡(luò)

的中空泡沫材料。該中空泡沫材料同時具有尺寸可調(diào)控的三種類型的孔隙:宏觀三維連通

的開孔網(wǎng)孔、三維連通的中空微通道、微通道管壁本體內(nèi)的納米級和/或微米級孔徑的孔

隙。

[0031] 多孔碳化硅陶瓷表面一維碳化硅晶須的制備方法如下：實驗中使用外表面有殘余硅層的多孔碳化硅作為載體，首先，在其外表面均勻浸掛上酚醛樹脂和氯化鎳，放入碳管爐

內(nèi)熱解，熱解溫度為700℃，保護(hù)氣氛是氬氣；熱解后在骨架外表面形成1?10微米的活性碳

層，在1000?1400℃通入氫氣，并使?fàn)t溫升高到1400?1800℃，保溫時間是0.5?10小時，于是

在多孔碳化硅陶表面原位生長出碳化硅晶須。

[0032] 金屬氧化物活性組分的合成方法如下：將表面生長晶須的多孔碳化硅載體放入裝有含有金屬氧化物鹽溶液的反應(yīng)釜中，在50?200℃反應(yīng)2?96小時。反應(yīng)后在去離子水溶液

中清洗，100℃干燥12小時，300?600℃焙燒2?20小時。

[0033] 貴金屬活性組分的負(fù)載方法如下：將表面生長晶須的多孔碳化硅載體或已經(jīng)表面生長金屬氧化物的載體，在含有貴金屬鹽的溶液中浸漬處理，而后經(jīng)干燥、焙燒得到貴金屬

為活性組分的結(jié)構(gòu)化催化劑或貴金屬和金屬氧化物為活性組分的結(jié)構(gòu)化催化劑。

[0034] 下面，通過實施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。[0035] 實施例1[0036] 本實施例中，催化劑采用Mn、Co復(fù)合氧化物為活性組分，生長有晶須的三維連通泡3

沫SiC為載體的結(jié)構(gòu)化催化劑(催化劑A)。Mn、Co復(fù)合氧化物的負(fù)載量為200kg/m ，Mn、Co的

質(zhì)量比例為1：1；晶須的直徑為50納米?1微米，長度為5微米?1毫米；采用具有三維聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)

結(jié)構(gòu)泡沫碳化硅，三維連通泡沫SiC為載體孔體積75％，孔徑1mm；泡沫碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為

15W/mK，抗壓強(qiáng)度為25MPa。

[0037] OCs催化氧化在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行。反應(yīng)條件如下：常壓，氣體體積空速?1

20000h ，處理溫度300℃，OCs濃度1000ppm。結(jié)果見表1。

[0038] 實施例2[0039] 本實施例中，催化劑采用Mn、Co復(fù)合氧化物為活性組分，生長有晶須的蜂窩結(jié)構(gòu)3

SiC為載體的結(jié)構(gòu)化催化劑(催化劑B)。Mn、Co復(fù)合氧化物的負(fù)載量為300kg/m ，Mn、Co的質(zhì)

量比例為4：3；晶須的直徑為100納米?1微米，長度為10微米?5毫米；采用具有蜂窩結(jié)構(gòu)泡沫

2

碳化硅材料，蜂窩結(jié)構(gòu)SiC單位面積孔數(shù)50個/cm ，孔壁厚度0.5mm；導(dǎo)熱系數(shù)為18W/mK，抗

壓強(qiáng)度為30MPa。

[0040] OCs催化氧化在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行。反應(yīng)條件如下：常壓，氣體體積空速?1

60000h ，處理溫度200℃，OCs濃度500ppm。結(jié)果見表1。

[0041] 組成蜂窩結(jié)構(gòu)的孔壁可以為致密結(jié)構(gòu)，也可具有微孔結(jié)構(gòu)；波紋形狀的泡沫碳化硅為具有波紋幾何形狀的泡沫碳化硅陶瓷填料單元板疊加組合而成，填料單元板為具有三

維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)泡沫碳化硅陶瓷，泡沫孔徑在l0PPi?80PPi之間，體積分?jǐn)?shù)可控制在10?

70％之間；中空雙連續(xù)三維連通孔道結(jié)構(gòu)泡沫碳化硅在宏觀上由三維連通的支撐骨架網(wǎng)絡(luò)

構(gòu)建而成，支撐骨架自身為三維連通的具有中空結(jié)構(gòu)的微通道，微通道管壁為致密的，或為

含有納米級和/或微米級孔徑的孔隙。

[0042] 實施例3[0043] 本實施例中，催化劑采用Mn、Cu復(fù)合氧化物為活性組分，生長有晶須的波紋結(jié)構(gòu)3

SiC為載體的結(jié)構(gòu)化催化劑(催化劑C)。Mn、Cu復(fù)合氧化物的負(fù)載量為400kg/m ，Mn、Cu的質(zhì)

量比例為2：1；晶須的直徑為10納米?3微米，長度為0.5微米?5毫米；泡沫孔徑30PPi，體積分

數(shù)70％；導(dǎo)熱系數(shù)為12W/mK，抗壓強(qiáng)度為18MPa。

[0044] OCs催化氧化在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行。反應(yīng)條件如下：常壓，氣體體積空速?1

35000h ，處理溫度350℃，OCs濃度200ppm。結(jié)果見表1。

[0045] 實施例4[0046] 本實施例中，催化劑采用Mn、Cu、Ce復(fù)合氧化物為活性組分，生長有晶須的中空泡3

沫SiC為載體的結(jié)構(gòu)化催化劑(催化劑D)。Mn、Cu、Ce復(fù)合氧化物的負(fù)載量為50kg/m ，Mn、Cu、

Ce的質(zhì)量比例為1：2：3；晶須的直徑為500納米?5微米，長度為2微米?10毫米；采用具有波紋

形狀的泡沫碳化硅，泡沫孔徑30PPi，體積分?jǐn)?shù)70％，中心孔直徑1?5毫米；導(dǎo)熱系數(shù)為12W/

mK，抗壓強(qiáng)度為18MPa。

[0047] OCs催化氧化在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行。反應(yīng)條件如下：常壓，氣體體積空速?1

48000h ，處理溫度200℃，OCs濃度1500ppm。結(jié)果見表1。

[0048] 實施例5[0049] 本實施例中，催化劑采用Mn、Co、La復(fù)合氧化物及Pt為活性組分，生長有晶須的三維連通泡沫SiC為載體的結(jié)構(gòu)化催化劑(催化劑E)。Mn、Co、La復(fù)合氧化物的負(fù)載量為200kg/

3 3

m ，Mn、Co、La的質(zhì)量比例為6：1：1，Pt的負(fù)載量為0.1kg/m ；晶須的直徑為50納米?1微米，長

度為5微米?1毫米；采用具有三維聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)泡沫碳化硅，三維連通泡沫SiC為載體孔體

積75％，孔徑1mm；泡沫碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為15W/mK，抗壓強(qiáng)度為25MPa。

[0050] OCs催化氧化在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行。反應(yīng)條件如下：常壓，氣體體積空速?1

90000h ，處理溫度300℃，OCs濃度1000ppm。結(jié)果見表1。

[0051] 實施例6[0052] 本實施例中，催化劑采用Mn、Co復(fù)合氧化物及Pd為活性組分，生長有晶須的蜂窩結(jié)3

構(gòu)SiC為載體的結(jié)構(gòu)化催化劑(催化劑F)。Mn、Co復(fù)合氧化物的負(fù)載量為300kg/m ，Mn、Co的

3

質(zhì)量比例為1：3，Pd的負(fù)載量為0.05kg/m ；晶須的直徑為100納米?1微米，長度為10微米?5

2

毫米；采用具有蜂窩結(jié)構(gòu)泡沫碳化硅材料，蜂窩結(jié)構(gòu)SiC單位面積孔數(shù)50個/cm ，孔壁厚度

0.5mm；導(dǎo)熱系數(shù)為18W/mK，抗壓強(qiáng)度為30MPa。

[0053] OCs催化氧化在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行。反應(yīng)條件如下：常壓，氣體體積空速?1

50000h ，處理溫度400℃，OCs濃度500ppm。結(jié)果見表1。

[0054] 實施例7[0055] 本實施例中，催化劑采用Mn、Cu復(fù)合氧化物及Ag為活性組分，生長有晶須的波紋結(jié)3

構(gòu)SiC為載體的結(jié)構(gòu)化催化劑(催化劑G)。Mn、Cu復(fù)合氧化物的負(fù)載量為400kg/m ，Mn、Cu的

3

質(zhì)量比例為2：3，Ag的負(fù)載量為0.5kg/m ；晶須的直徑為10納米?3微米，長度為0.5微米?5毫

米；采用具有波紋形狀的泡沫碳化硅，泡沫孔徑30PPi，體積分?jǐn)?shù)70％；導(dǎo)熱系數(shù)為12W/mK，

抗壓強(qiáng)度為18MPa。

[0056] OCs催化氧化在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行。反應(yīng)條件如下：常壓，氣體體積空速?1

75000h ，處理溫度100℃，OCs濃度200ppm。結(jié)果見表1。

[0057] 實施例8[0058] 本實施例中，催化劑采用Mn、Cu、Ce復(fù)合氧化物及Ru為活性組分，生長有晶須的中3

空泡沫SiC為載體的結(jié)構(gòu)化催化劑(催化劑H)。Mn、Cu、Ce復(fù)合氧化物的負(fù)載量為50kg/m ，

3

Mn、Cu、Ce的質(zhì)量比例為5：3：2，Ru的負(fù)載量為0.4kg/m ；晶須的直徑為500納米?5微米，長度

為2微米?10毫米；采用具有波紋形狀的泡沫碳化硅，泡沫孔徑30PPi，體積分?jǐn)?shù)70％，中心孔

直徑1?5毫米；導(dǎo)熱系數(shù)為12W/mK，抗壓強(qiáng)度為18MPa。

[0059] OCs催化氧化在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行，反應(yīng)條件如下：常壓，氣體體積空速?1

83000h ，處理溫度300℃，OCs濃度600ppm。結(jié)果見表1。

[0060] 實施例9[0061] 本實施例中，催化劑采用Mn、Co復(fù)合氧化物為活性組分，生長有晶須的三維連通泡3

沫SiC為載體的結(jié)構(gòu)化催化劑(催化劑I)。Mn、Co復(fù)合氧化物的負(fù)載量為80kg/m ，Mn、Co的質(zhì)

量比例為1：1；晶須的直徑為50納米?1微米，長度為5微米?1毫米；采用具有三維聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)結(jié)

構(gòu)泡沫碳化硅，三維連通泡沫SiC為載體孔體積75％，孔徑1mm；泡沫碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為

15W/mK，抗壓強(qiáng)度為25MPa。

[0062] OCs催化氧化在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行。反應(yīng)條件如下：常壓，氣體體積空速6000h?1

，處理溫度300℃，OCs濃度1000ppm。結(jié)果見表1。

[0063] 表1催化劑性能表[0064] 名稱 A B C D E F G H IT10 185℃ 190℃ 170℃ 150℃ 120℃ 110℃ 130℃ 105℃ 240℃

T50 190℃ 195℃ 175℃ 155℃ 125℃ 115℃ 145℃ 115℃ 255℃

T90 200℃ 203℃ 180℃ 160℃ 130℃ 123℃ 155℃ 120℃ 260℃

[0065] 由表1可以看出，表面生長晶須的多孔碳化硅載體表面可以負(fù)載更多的催化活性組分，并可在較低的溫度下實現(xiàn)對大空速低濃度OCs的高效去除。直接在多孔碳化硅載體

表面負(fù)載催化劑容易造成催化活性組分龜裂脫落，其負(fù)載量較低，起活溫度較高，只適用于

在低空速下進(jìn)行反應(yīng)。

[0066] 如圖1a?圖1b所示，從金屬氧化物/碳化硅晶須/泡沫碳化硅結(jié)構(gòu)化催化劑的截面形貌可以看出，表面生長碳化硅晶須的多孔碳化硅。碳化硅晶須互相搭接形成幾百納米至

幾百微米的空隙，多孔碳化硅具有毫米級的空隙，這樣的復(fù)合孔道結(jié)構(gòu)有利于增大反應(yīng)物

與催化劑之間的接觸，提高反應(yīng)效率。

[0067] 如圖2a?圖2b所示，從金屬氧化物/碳化硅晶須/泡沫碳化硅結(jié)構(gòu)化催化劑的氮氣吸附/脫附曲線及孔徑分布圖可以看出，該催化劑活性組分孔徑為10納米的規(guī)則介孔結(jié)構(gòu)。

[0068] 如圖3a?圖3b所示，從金屬氧化物直接負(fù)載到泡沫碳化硅表面的掃描電鏡圖像可以看出，直接在多孔碳化硅載體表面負(fù)載催化劑容易造成催化活性組分龜裂脫落，且其負(fù)

載量較低。

[0069] 實施例結(jié)果表明，碳化硅陶瓷具有高熱導(dǎo)率、高孔隙率，可以強(qiáng)化傳質(zhì)、傳熱，從而穩(wěn)定催化活性組分。表面生長晶須的泡沫碳化硅，單位體積催化劑載體外表面積增大，有利

于負(fù)載更多的催化活性組分，表現(xiàn)出良好的OCs催化氧化性能。