權(quán)利要求書： 1.一種用于催化氧化的催化劑，其特征在于，包括作為活性成分的鈷金屬氧化物和作為載體的蜂窩陶瓷，所述活性成分負(fù)載于所述蜂窩陶瓷上，所述鈷金屬氧化物中二價(jià)鈷元素與三價(jià)鈷元素的含量比大于3且小于4，所述鈷金屬氧化物包括CoO、Co2O3和Co3O4；

所述催化劑由以下方法制備而成：在室溫條件下，配置硝酸鈷水溶液，將蜂窩陶瓷置于上述水溶液中浸泡4h，取出后瀝干蜂窩陶瓷表面的水分，將其置于烘箱中，采用80℃溫度烘干4h，再取出置于烤爐中，采用250℃溫度焙燒4h，與此同時(shí)空氣從烤爐一端進(jìn)入，從另一端排出，烤爐的熱空氣不循環(huán)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于催化氧化的催化劑，所述蜂窩陶瓷的材質(zhì)選自堇青石、氧化鋁、氧化硅和碳化硅中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于催化氧化的催化劑，其特征在于，所述蜂窩陶瓷的材質(zhì)為堇青石。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于催化氧化的催化劑，其特征在于，所述鈷金屬氧化物中鈷元素的總質(zhì)量占催化劑總重量的百分比為0.1 15wt%。

~

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于催化氧化的催化劑，其特征在于，所述鈷金屬氧化物中鈷元素的總質(zhì)量占催化劑總重量的百分比為2 10wt%。

~

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于催化氧化的催化劑，所述催化劑的比表面積為1～100m2/g。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于催化氧化的催化劑，所述催化劑的比表面積為2～4m2/g。

說明書： 用于催化氧化的催化劑技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及廢氣處理和催化劑技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于催化氧化的催化劑。背景技術(shù)[0002] 揮發(fā)性有機(jī)物（OCs）不僅直接危害人體健康，還可在一定氣象條件下與氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，引起大氣中臭氧濃度增加或與大氣中的自由基反應(yīng)形成二次氣溶膠污染物，對(duì)大氣中臭氧和灰霾等污染物的形成起到非常重要的作用。近年來隨著對(duì)OCs管控的不斷加強(qiáng)，臭氧的濃度不降反升，表明OCs的治理除需從排放濃度、排放量方面進(jìn)行控制，更需考慮對(duì)反應(yīng)活性高的烯烴、炔烴、醛類及酮類等組分的消除。[0003] 當(dāng)前對(duì)上述高活性O(shè)Cs組分的治理方面，直接燃燒和催化燃燒氧化法為主流處理方法。直接燃燒氧化法在過程中燃燒反應(yīng)溫度高，能源消耗大，且其應(yīng)用安全性也受到較高考驗(yàn)；催化燃燒氧化法，借助催化劑降低燃燒氧化反應(yīng)過程活化能，使得氧化溫度顯著降低，在安全和能耗方面優(yōu)勢(shì)明顯。在此催化氧化處理過程中，制備并使用高催化活性、高靶向性（針對(duì)烯烴等高活性O(shè)Cs組分催化燃燒）的優(yōu)良催化劑對(duì)整個(gè)過程至關(guān)重要。目前在高活性O(shè)Cs組分催化燃燒治理領(lǐng)域常見商用催化劑對(duì)多數(shù)低濃度揮發(fā)性有機(jī)污染物催化燃燒效果佳；其活性成分包含Pt/Pd/Au/Ru等貴金屬，使得造價(jià)居高不下，應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢氣處理中成本高昂，經(jīng)濟(jì)效益較差；且其在使用過程中抗熱穩(wěn)定性差，催化劑易中毒失去活性，上述缺陷限制著其在高濃度有機(jī)廢氣治理中的使用和推廣。近年來Fe/Ni/Cu/Mn等非貴金屬催化劑不斷涌現(xiàn)，其性能佳且價(jià)格相對(duì)低廉，但催化氧化過程仍需在較高溫條件下才能進(jìn)行（比如專利CN106076351A和專利CN103301853A）。因此，開發(fā)新的非貴金屬催化劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)烯烴等活性O(shè)Cs組分的低溫高效穩(wěn)定去除，對(duì)環(huán)境污染治理及節(jié)能降耗有極為明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。發(fā)明內(nèi)容[0004] 基于此，本發(fā)明提供了一種用于催化氧化的催化劑，該催化劑能夠明顯降低催化氧化的反應(yīng)溫度，在較低溫度（220-280℃）條件下可實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣高效長(zhǎng)期穩(wěn)定的去除。[0005] 具體技術(shù)方案如下：[0006] 一種用于催化氧化的催化劑，包括作為活性成分的鈷金屬氧化物和作為載體的蜂窩陶瓷，所述活性成分負(fù)載于所述蜂窩陶瓷上，所述鈷金屬氧化物中二價(jià)鈷元素與三價(jià)鈷元素的含量比大于3。[0007] 在其中一些實(shí)施例中，所述鈷金屬氧化物包括CoO、Co2O3和Co3O4。[0008] 在其中一些實(shí)施例中，所述鈷金屬氧化物中二價(jià)鈷元素與三價(jià)鈷元素的含量比大于3并且小于4。[0009] 在其中一些實(shí)施例中，所述蜂窩陶瓷的材質(zhì)選自堇青石、氧化鋁、氧化硅和碳化硅中的至少一種。[0010] 在其中一些實(shí)施例中，所述蜂窩陶瓷的材質(zhì)為堇青石。[0011] 在其中一些實(shí)施例中，所述鈷金屬氧化物中鈷元素的總質(zhì)量占催化劑總重量的百分比為0.1 15wt%。~

[0012] 在其中一些實(shí)施例中，所述鈷金屬氧化物中鈷元素的總質(zhì)量占催化劑總重量的百分比為2 10wt%。~

[0013] 在其中一些實(shí)施例中，所述催化劑的比表面積為1～100m2/g。[0014] 在其中一些實(shí)施例中，所述催化劑的比表面積為2～4m2/g。[0015] 本發(fā)明所提供的用于催化氧化的催化劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：[0016] （1）本發(fā)明通過將活性成分負(fù)載于蜂窩陶瓷上，并且控制活性組分中二價(jià)鈷元素與三價(jià)鈷元素的占比使所提供的催化劑對(duì)有機(jī)廢氣（尤其是乙烯以及C4以下的烴類化合物）具有較高的催化氧化活性，在較低溫度（220-280℃）條件下可實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣高效長(zhǎng)期3

穩(wěn)定的去除，如在230℃時(shí)，對(duì)乙烯廢氣的去除率超過99%，且在乙烯濃度高達(dá)5000mg/m時(shí)依然能保持此去除效率。進(jìn)一步通過控制催化劑的比表面積以及鈷元素的含量可以進(jìn)一步提高催化性能。

[0017] （2）本發(fā)明所提供的催化劑氧化去除有機(jī)廢氣的反應(yīng)溫度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)焚化技術(shù)，并通過回收部分有機(jī)廢氣被氧化所釋放的能量，在一定條件下可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)處理系統(tǒng)的能量自持，無需外加能源，有效降低在處理有機(jī)廢氣過程中所需要的能耗及二氧化碳排放。[0018] （3）本發(fā)明所提供的催化劑，其活性組分為過渡金屬及過渡金屬氧化物，無需使用任何貴金屬，原材料廉價(jià)易得，顯著降低催化劑的造價(jià)和使用成本。[0019] （4）本發(fā)明所提供的催化劑，其活性組分負(fù)載于蜂窩狀催化劑載體上，氣流通過順暢，運(yùn)行壓降低且能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的催化效果，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。附圖說明[0020] 圖1為實(shí)施例1中的催化劑樣品的X射線衍射（XRD）表征圖譜；[0021] 圖2為實(shí)施例1中的催化劑樣品的X射線光電子能譜分析（XPS）表征圖譜；[0022] 圖3為實(shí)施例1中的樣品一與樣品二的性能曲線對(duì)比圖；[0023] 圖4為鈷含量對(duì)催化劑性能影響的曲線圖；[0024] 圖5為催化劑在中試研究條件下的耐久性數(shù)據(jù)圖。具體實(shí)施方式[0025] 為了便于理解本發(fā)明內(nèi)容，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步的具體說明，同時(shí)聲明以下實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明而不是限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所提供的思路作出的非本質(zhì)性的改進(jìn)和調(diào)整都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。[0026] 實(shí)施例1[0027] 采用不同制備方式分別獲取催化劑樣品一和樣品二，控制樣品一和樣品二的金屬鈷元素的含量一致。[0028] 樣品一的制備方法：在室溫條件下，配置硝酸鈷水溶液（濃度67mg/mL），將蜂窩陶瓷置于上述水溶液中浸泡4h，取出后瀝干蜂窩陶瓷表面的水分，將其置于烘箱中，采用80℃溫度烘干4h，再取出置于烤爐中，采用250℃溫度焙燒4h，與此同時(shí)空氣從烤爐一端進(jìn)入，從另一端排出，烤爐的熱空氣不循環(huán)，制得催化劑樣品一。[0029] 樣品二的制備方法：在室溫條件下，配置硝酸鈷水溶液（濃度67mg/mL），將蜂窩陶瓷置于上述水溶液中浸泡4h，取出后瀝干蜂窩陶瓷表面的水分，將其置于烘箱中，采用80℃溫度烘干4h，再取出置于烤爐中，采用250℃溫度焙燒4h，與此同時(shí)熱空氣不排出，一直在烤爐內(nèi)循環(huán)，制得催化劑樣品二。[0030] 對(duì)本實(shí)施例制備的兩個(gè)催化劑樣品進(jìn)行比表面積（BET）、X射線衍射（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）表征，XRD圖譜如圖1所示，XPS圖譜如圖2所示。[0031] BET表征結(jié)果顯示樣品一的比表面積達(dá)2.2497，明顯高于樣品二的比表面積0.9001。

[0032] XRD表征結(jié)果表明所述催化劑樣品中的活性組分為鈷金屬氧化物，包括有CoO、Co2O3和Co3O4，尤以二價(jià)鈷氧化物為主。[0033] XPS表征結(jié)果顯示其中過渡金屬鈷元素窄譜中在794.8±0.3e和779.7±0.3e峰處分別對(duì)應(yīng)著三價(jià)鈷（Co3+）和二價(jià)鈷（Co2+）的鍵合能，借助峰面積計(jì)算其不同價(jià)態(tài)鈷元素的含量，其中樣品一的二價(jià)鈷元素含量大于75%，二、三價(jià)態(tài)鈷元素含量比大于3；樣品二的二價(jià)鈷元素含量、二三價(jià)態(tài)鈷元素含量比值均低于樣品一的對(duì)應(yīng)數(shù)值。[0034] 根據(jù)金屬鈷元素的含量估算樣品一中二價(jià)鈷的相對(duì)含量為0.019g/g載體，樣品二中二價(jià)鈷的相對(duì)含量為0.018g/g載體。[0035] 對(duì)本實(shí)施例制備的兩個(gè)催化劑樣品的催化性能進(jìn)行測(cè)試。借助固定床催化反應(yīng)塔測(cè)試上述兩個(gè)催化劑樣品對(duì)乙烯的去除效率，其中乙烯氣濃度為3000mg/m3，固定床催化反應(yīng)塔空速介于2000 30000h-1，采用FID檢測(cè)器測(cè)定進(jìn)、出口乙烯氣濃度，用熱電偶溫度計(jì)測(cè)~定固定床催化反應(yīng)塔進(jìn)、出口溫度。

[0036] 測(cè)試結(jié)果：發(fā)現(xiàn)兩個(gè)樣品在氧化去除乙烯時(shí)，達(dá)到相同去除率的溫度存在差異，其中樣品一達(dá)到98%去除率的溫度為260℃，樣品二達(dá)到98%去除率的溫度為300℃，樣品一的低溫催化性能明顯優(yōu)于樣品二。兩個(gè)樣品的催化性能曲線對(duì)比如圖3。[0037] 兩個(gè)樣品的比表面積以及價(jià)態(tài)對(duì)其催化氧化效果的影響見表1。[0038] 表1比表面積及價(jià)態(tài)對(duì)催化氧化效果的影響[0039] 催化劑 鈷元素的含量wt% 二價(jià)鈷/三價(jià)鈷 比表面積m2/g T98/℃樣品一 2.5 3.15 2.2497 260

樣品二 2.5 2.71 0.9001 300

[0040] 實(shí)施例2[0041] 參照實(shí)施例1樣品一的制備方法制備催化劑樣品，通過累積（增加）浸泡次數(shù)，獲取不同鈷負(fù)載量的催化劑小顆樣品。其中浸泡一次的催化劑，其鈷元素負(fù)載量為0.0321g/g載體（即3.21wt%），浸泡兩次的催化劑，其鈷元素負(fù)載量為0.0617g/g載體（即6.17wt%），浸泡三次的催化劑，其鈷元素負(fù)載量為0.09g/g載體（即9wt%）。隨著浸泡次數(shù)的累積，鈷元素的負(fù)載量增加。本實(shí)施例制備的三個(gè)催化劑樣品的二價(jià)鈷/三價(jià)鈷的值以及比表面積均與實(shí)施例1的樣品一相當(dāng)。[0042] 對(duì)本實(shí)施例制備的三個(gè)催化劑樣品進(jìn)行催化性能測(cè)試。測(cè)試方法如下：以鋼瓶乙3

烯氣為處理對(duì)象，催化反應(yīng)塔入口的乙烯氣濃度控制在5000mg/m 左右，空速控制在10000h-1，測(cè)試三個(gè)催化劑樣品的催化性能。

[0043] 結(jié)果表明：鈷含量6.17wt%的樣品（樣品四）在230℃附近對(duì)乙烯的去除率可達(dá)到99%以上，而鈷含量3.21wt%的樣品（樣品三）達(dá)到99%去除率的溫度在250℃附近；同時(shí)，相比于鈷含量6.17wt%的樣品，在同樣溫度條件下，鈷含量9wt%的樣品（樣品五）的性能明顯低于前者。對(duì)比這三個(gè)樣品，性能上鈷含量6.17wt%的樣品優(yōu)于其余二者。本實(shí)施例三個(gè)樣品的性能曲線如圖4。

[0044] 實(shí)施例3[0045] 參照實(shí)施例1樣品一的制備方法制備活性組分等同于實(shí)施例1的樣品一的催化劑進(jìn)行中試研究，借助某石化區(qū)PE料倉排放氣作廢氣來源，廢氣流量為400cmh，主要污染物成分為乙烯，濃度為200 3000mg/m3，固定床催化反應(yīng)塔內(nèi)溫度為270℃，乙烯氣體濃度經(jīng)由~FID檢測(cè)，檢測(cè)到固定床催化反應(yīng)塔出口乙烯氣濃度＜10mg/m3，中試效果檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2。

[0046] 表2催化劑（樣品一）在中試研究中對(duì)乙烯的去除效率單位mg/m3[0047]氣體來源 總烴 甲烷 非甲烷總烴 取樣時(shí)間

處理前 2022.1 2.28 2019.8 2016-12-07

處理后 6.57 2.27 4.30 2016-12-07

[0048] 由表2可知，本發(fā)明的催化劑對(duì)實(shí)際石化區(qū)排放氣中乙烯廢氣在較低溫度條件下有較高的去除效率，其在270℃的去除效率達(dá)到99%，對(duì)乙烯廢氣的削減效果明顯。[0049] 實(shí)施例4[0050] 對(duì)實(shí)施例3的催化劑進(jìn)行耐久性測(cè)試，廢氣為某石化區(qū)PE料倉排放氣，主要成分為乙烯，濃度為200-3000mg/m3，流量為400cmh，催化反應(yīng)溫度為270℃，用實(shí)施例3的方法以該催化劑持續(xù)測(cè)試800h以進(jìn)行耐久性測(cè)試，800h后乙烯的去除效率仍保持99%以上，測(cè)試結(jié)果見圖5。由圖5可知本發(fā)明的催化劑催化氧化乙烯的去除率高，耐久性強(qiáng)，外觀形貌完整，性能較佳。[0051] 以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。[0052] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。