專(zhuān)利名稱(chēng)：一種催化分解N₂O的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑及其制備方法，屬于環(huán)境保護(hù)催化材料和大氣污染治理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
N2O俗稱(chēng)笑氣，是被《京都議定書(shū)》收錄的6大溫室氣體之一，具有比(X)2還要高的危害，它在大氣中有長(zhǎng)達(dá)150年的停留時(shí)間，且增溫潛能是CO2的310倍，；并且N2O對(duì)臭氧層具有顯著地破壞作用，美國(guó)氣象機(jī)構(gòu)的一項(xiàng)最新研究報(bào)告表明，N2O已經(jīng)成為人類(lèi)排放的廢氣中首要破壞臭氧層的氣體。工業(yè)革命以來(lái)，大氣中N2O的含量持續(xù)增加，增長(zhǎng)量為12. 9%。 主要來(lái)源于固定流化床設(shè)備燃煤煙氣，硝酸生產(chǎn)過(guò)程，己二酸、尼龍等化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程所排放的廢氣。因此，控制和消除工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的隊(duì)0已引起國(guó)內(nèi)外環(huán)保學(xué)者的重視。催化分解N2O的技術(shù)核心是催化劑，徐秀琴發(fā)明了鈷鋁負(fù)載金催化劑(CN 101376107),田雅敏發(fā)明了二氧化硅和氧化鋁載體上負(fù)載貴金屬銠、釕、鈀的催化劑(CN 1457271A)，二者在中溫都具有較好的催化分解隊(duì)0的活性，但貴金屬資源稀少、價(jià)格昂貴且抗毒性差。分子篩催化劑(如CN 1283132A, EP 0625369)，分解溫度高，催化活性較低；過(guò)渡金屬氧化物型催化劑，催化劑活性低，但廉價(jià)、易得，經(jīng)改性后可以提高其催化性能，因此過(guò)渡金屬氧化物催化劑已經(jīng)成為催化分解隊(duì)0催化劑的研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)上述不足，提供一種新型、廉價(jià)、制造方法簡(jiǎn)單的一種催化分解 N2O的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑，并提供上述催化劑的制備方法。一種催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑及其制備方法是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑，其特征在于催化劑是以自制陶瓷為載體，負(fù)載過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物為催化劑的活性組分；活性組分中氧化銅占總質(zhì)量的廣15%、助催化劑占總質(zhì)量的廣10%。所述助催化劑選用氧化鈰、氧化鐵、氧化鋯、氧化鋅的一種或幾種。所述過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑活性組分的負(fù)載質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5 25%。所述的自制催化劑載體是一種以氧化硅，氧化鎂，氧化鋁，二氧化鈦中的一種或幾種為原料，加水混合攪拌均勻后，制成條狀或蜂窩狀或折板狀，放入馬弗爐中經(jīng) 100(Γ1600 高溫焙燒纊12小時(shí)，在馬弗爐中自然冷卻，制成陶瓷載體。一種催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑的制備方法，其具體步驟為 (1)自制載體的制備
將氧化硅，氧化鎂，氧化鋁，二氧化鈦中的一種或幾種按一定質(zhì)量配比混合，加去離子水混合攪拌均勻后，制成條狀或蜂窩狀或折板狀，放入馬弗爐中經(jīng)i00(Ti60(rc高溫焙燒壙12小時(shí)，在馬弗爐中自然冷卻，制成陶瓷載體；
(2)活性組分溶液的配制
按配比稱(chēng)取硝酸銅和助催化劑前驅(qū)體溶于去離子水中配成溶液，溶液中硝酸銅的質(zhì)量百分比為2(Γ50%，助催化劑前驅(qū)體質(zhì)量百分比為廣25%，離子水為余量；所述助催化劑前驅(qū)體選用硝酸鈰、硝酸鐵、硝酸鋯、硝酸鋅中的一種或幾種；
(3)活性組分的浸漬和焙燒
將步驟1中的自制載體浸漬在步驟2的溶液中，浸漬纊12個(gè)小時(shí)，經(jīng)過(guò)一次或多次浸漬達(dá)到所需負(fù)載量，然后取出，將浸漬過(guò)的自制載體自然風(fēng)干4飛小時(shí)后放入烘箱中 6(T10(TC烘干，烘干后放入馬弗爐中40(T60(TC焙燒1(Γ 2個(gè)小時(shí)，在馬弗爐中自然冷卻， 制成催化分解乂0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑。在步驟3焙燒過(guò)程中，浸漬過(guò)的自制載體吸附溶液中硝酸銅分解為氧化銅，助催化劑前驅(qū)體中硝酸鈰分解為氧化鈰，硝酸鐵分解為氧化鐵，硝酸鋯分解為氧化鋯，硝酸鋅分解為氧化鋅。所述制成催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物中氧化銅占催化劑總質(zhì)量的廣15%、 助催化劑占催化劑總質(zhì)量的廣10%。本發(fā)明有益效果
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是
(1)本發(fā)明的制備工藝比較簡(jiǎn)單，操作方便，便于放大生產(chǎn)。(2)本發(fā)明催化活性高，在500°C時(shí)，可將N2O完全消除。(3)本發(fā)明的載體選用成本低、結(jié)晶性較好、熱膨脹系數(shù)較小的陶瓷載體。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1
(1)自制載體的制備
將氧化硅，氧化鎂，氧化鋁，二氧化鈦中的一種或幾種按一定質(zhì)量配比混合，其中氧化鎂質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為log，氧化硅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40g，氧化鋁的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20g，二氧化鈦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30g，加去離子水混合攪拌均勻后，制成條狀或蜂窩狀或折板狀，放入馬弗爐中經(jīng)1100°C高溫焙燒8小時(shí)，在馬弗爐中自然冷卻，制成陶瓷載體；
(2)活性組分溶液的配制
取23g Cu(NO3)2 ·3Η20固體，和16. 4g Ce (NO3) 2 ·6Η20固體，溶于52. 6g去離子水中，配成混合均勻的溶液待用。(3)活性組分的浸漬和焙燒
將步驟1中的自制載體浸漬在步驟2的溶液中，浸漬8個(gè)小時(shí)，然后取出浸漬過(guò)的載體自然風(fēng)干4小時(shí)后，再將風(fēng)干載體在步驟2的溶液中，浸漬8個(gè)小時(shí)，達(dá)到所需負(fù)載量，然后取出，將再次浸漬過(guò)的載體自然風(fēng)干4小時(shí)后放入烘箱中80°C烘干，烘干后放入馬弗爐中 500°C焙燒10個(gè)小時(shí)，在馬弗爐中自然冷卻，制成催化分解N2O的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化齊U，活性組分負(fù)載的質(zhì)量為載體的12. 4%，其中氧化銅占11. 4%，助催化劑氧化鈰占1%。(4)取制備好的催化劑10ml，裝入固定床反應(yīng)器，氣體組成為0. 5% N20,95% N2，空速3000 h—1的條件下，活性測(cè)試結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑，其特征在于催化劑是以自制陶瓷為載體，負(fù)載過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物為催化劑的活性組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑一種催化分解N2O的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑，其特征在于所述的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物中氧化銅占催化劑總質(zhì)量的1 15%、助催化劑占催化劑總質(zhì)量的1 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑，其特征在于所述助催化劑選用氧化鈰、氧化鐵、氧化鋯、氧化鋅的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化分解N2O的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑，其特征在于所述的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑活性組分的負(fù)載質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5 25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化分解N2O的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑，其特征在于所述的自制催化劑載體是一種以氧化硅、氧化鎂、氧化鋁、二氧化鈦中的一種或幾種為原料，加水混合攪拌均勻后，制成條狀或蜂窩狀或折板狀，放入馬弗爐中經(jīng)1000 1600°C 高溫焙燒8 12小時(shí)，在馬弗爐中自然冷卻，制成陶瓷載體。
6.一種如權(quán)利要求1所述的一種催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑制備方法，其具體步驟為(1)自制載體的制備將氧化硅、氧化鎂、氧化鋁、二氧化鈦中的一種或幾種，加去離子水混合攪拌均勻后，制成條狀或蜂窩狀或折板狀，放入馬弗爐中經(jīng)1000 1600°C高溫焙燒8 12小時(shí)，在馬弗爐中自然冷卻，制成陶瓷載體；(2)活性組分溶液的配制按配比稱(chēng)取硝酸銅和助催化劑前驅(qū)體溶于去離子水中配成溶液，溶液中硝酸銅的質(zhì)量百分比為20 50%，助催化劑前驅(qū)體質(zhì)量百分比為1 25%，離子水為余量；所述助催化劑前驅(qū)體選用硝酸鈰、硝酸鐵、硝酸鋯、硝酸鋅中的一種或幾種；(3)活性組分的浸漬和焙燒將步驟1中的自制載體浸漬在步驟2的溶液中，浸漬8 12個(gè)小時(shí)，經(jīng)過(guò)一次或多次浸漬達(dá)到所需負(fù)載量，然后取出，將浸漬過(guò)的自制載體自然風(fēng)干4 6小時(shí)后放入烘箱中 60 100°C烘干，烘干后放入馬弗爐中400 600°C焙燒10 12個(gè)小時(shí)，在馬弗爐中自然冷卻，制成催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑制備方法， 其特征在于在步驟3焙燒過(guò)程中，浸漬過(guò)的自制載體吸附溶液中硝酸銅分解為氧化銅， 助催化劑前驅(qū)體中硝酸鈰分解為氧化鈰，硝酸鐵分解為氧化鐵，硝酸鋯分解為氧化鋯，硝酸鋅分解為氧化鋅。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑制備方法， 其特征在于所述制成催化分解隊(duì)0的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物中氧化銅占催化劑總質(zhì)量的 1 15%、助催化劑占催化劑總質(zhì)量的1 10%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種催化分解N2O的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑及其制備方法，屬于環(huán)境保護(hù)催化材料和大氣污染治理技術(shù)領(lǐng)域。一種催化分解N2O的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑是以自制陶瓷為載體，負(fù)載過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物為催化劑的活性組分。所述的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物中氧化銅占催化劑總質(zhì)量的1~15%、助催化劑占催化劑總質(zhì)量的1~10%。所述助催化劑選用氧化鈰、氧化鐵、氧化鋯、氧化鋅的一種或幾種。所述的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物催化劑活性組分的負(fù)載質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5~25%。
文檔編號(hào)B01J23/745GK102489305SQ20111041861
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者汪曉鑫, 沈樹(shù)寶, 眭國(guó)榮, 祝社民 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)