不锈钢丝网铂钯催化剂示意图
相比于热解、吸附和吸收等处理手段, 催化燃烧处理挥发性有机化合物(VOCs)由于其绿色化性质被认为是最有前景的技术, 因而成为研究热点.在制备VOCs完全氧化催化剂过程中, 通常先采用活性氧化铝或堇青石为基质材料制成蜂窝状载体,然后加Al2O3涂层负载贵金属. 研究表明, 传统的堇青石蜂窝负载Pt和Pd贵金属催化剂消除VOCs的效率很高,但载体强度不够, 易破损, 另外由于催化燃烧是强放热反应, 活性组分在氧化铝、堇青石蜂窝等载体上经过长期使用后会出现烧结现象, 从而使催化剂的活性降低, 难以维持长时间的运转.
不锈钢金属丝网延展性好, 具有良好的耐热、耐磨和抗腐蚀性能, 将它作为VOCs净化催化剂的载体具有潜在的应用价值, 但其比表面积较小, 表面平滑难以固定活性组分. 使金属表面自生长一层复合氧化物膜则能克服以上不足. 在金属表面形成一层氧化物膜的方法有阳极氧化法、化学镀法以及电子束蒸发技术等. 自生长氧化物膜与金属基体有较强的亲和力, 附着强度大, 可以解决不锈钢基体材料上活性组分负载的难题. 已有采用铝为基体材料在其表面形成氧化膜的研究, 近年来这方面工作得到了进一步发展, 如李纲等以两步法制备了铝AAO(anodic aluminumoxide)膜模板, 采用水热法在铝基底上制备出具有结晶形态的纳米管阵列. 但已报道的工作仅限于采用铝金属材料经阳极氧化处理后用作催化剂载体, 以及固体颗粒催化剂填充床反应器等方面, 而开拓到其它金属如不锈钢等材料上形成氧化膜并制备成催化剂载体用于环保催化剂的报道并不多见.
浙江大学催化研究所陈敏等人前期工作发现, 以经阳极氧化工艺处理的不锈钢丝网为载体,负载贵金属铂钯制备的催化剂具有较好的催化消除VOCs 效果. CeO2由于其独特的储放氧功能和易于形成不稳定氧空位的特性被广泛用作催化剂助剂应用于汽车尾气净化三效催化剂、CO氧化和CH4氧化反应中. 基于不锈钢和氧化铈的特性, 他们进一步深入研究，采用阳极氧化技术在不锈钢丝网上自生长了一层结构致密的阳极氧化膜, 并以此为载体, 制备出一种高活性、高稳定性的负载型Ce-Pt-Pd催化剂. 考察了该系列催化剂对甲苯、丙酮和乙酸乙酯的氧化活性, 并用扫描电镜、X射线光电子能谱和程序升温氧化技术对催化剂进行了表征. 结果表明, 不锈钢丝网载体表面自生长的氧化物膜十分有利于活性组分的负载, 制得的催化剂具有较高的催化燃烧有机化合物的活性和稳定性.