本發(fā)明涉及催化劑，特別涉及一種用于低溫分解氧化亞氮的催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、氧化亞氮（n2o）是備受關(guān)注的溫室氣體之一，易造成臭氧層空洞；目前，n2o的排放主要來自：各種化石燃料的生物質(zhì)燃燒、己二酸等化工生產(chǎn)、機(jī)動(dòng)車尾氣，有效降低日益增長(zhǎng)的n2o排放面臨挑戰(zhàn)，因此，減排工作刻不容緩。

2、直接催化分解n2o具有工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)點(diǎn)，主要包括貴金屬負(fù)載催化劑、金屬氧化物催化劑和分子篩型催化劑，然而金屬氧化物催化劑以價(jià)格低廉、良好的穩(wěn)定性、催化活性較好，成為主要的研究對(duì)象，這其中，鈷基尖晶石或鈷基類鈣鈦礦催化劑憑借其較低的活化能成為研究的重點(diǎn)。

3、在生產(chǎn)制造和運(yùn)輸行業(yè)中通常要求催化劑工作溫度低于400℃，但是現(xiàn)有的催化劑在低溫下（＜400℃）催化性能不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于低溫分解氧化亞氮的催化劑及其制備方法，本發(fā)明催化劑具有高比表面積、活性好、起活溫度低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于控制n2o的排放具有重要意義。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種用于低溫分解氧化亞氮的催化劑，其中，包括催化劑載體和設(shè)置于催化劑載體上的活性組分，所述催化劑載體為纖維狀氧化鈰載體，所述活性組分為鍶修飾的co3o4，所述鍶與鈷的摩爾比為1:4-6。

4、優(yōu)選的是，所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑，其中，所述纖維狀氧化鈰載體和催化劑總質(zhì)量比為1:2-6，所述活性組分具有尖晶石或類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。

5、本發(fā)明還提供一種用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其中，包括以下步驟：

6、步驟s1、將適量鈰的硝酸鹽、絡(luò)合劑加入乙醇和水的混合溶劑中，在攪拌條件下持續(xù)滴加氨水調(diào)節(jié)ph至2-4，之后持續(xù)攪拌得到載體前驅(qū)體溶液；

7、步驟s2、將步驟s1制得的載體前驅(qū)體溶液加入高壓反應(yīng)釜中加熱至100-160℃絡(luò)合，隨后室溫下陳化，得到中間產(chǎn)物；

8、步驟s3、將步驟s2制得的中間產(chǎn)物洗滌，干燥，焙燒得到纖維狀氧化鈰載體；

9、步驟s4、按照鍶與鈷的摩爾比為1:4-6稱取硝酸鍶和硝酸鈷，然后將硝酸鍶溶解于去離子水中得到硝酸鍶水溶液，最后將硝酸鈷加入硝酸鍶水溶液中，攪拌1-3h，得到第一混合溶液；

10、步驟s5、將步驟s3制得的纖維狀氧化鈰載體加入第一混合溶液中，并通過氨水調(diào)節(jié)ph大于7，然后攪拌得到第二混合溶液；

11、步驟s6、將步驟s5制得的第二混合溶液加熱至80-100℃，去除多余水分，得到糊狀混合物；

12、步驟s7、將步驟s6制得的糊狀混合物繼續(xù)焙燒得到產(chǎn)物。

13、優(yōu)選的是，所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其中，步驟s1中持續(xù)攪拌時(shí)的溫度為40-60℃，攪拌時(shí)間為1-3h。

14、優(yōu)選的是，所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其中，步驟s1中鈰的硝酸鹽選自六水合硝酸鈰、硝酸鈰銨中的一種，所述鈰的硝酸鹽濃度為0.01-1mol/l。

15、優(yōu)選的是，所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其中，步驟s1中絡(luò)合劑選自乙二胺四乙酸、檸檬酸、酒石酸、羥基乙酸中的一種，所述絡(luò)合劑的濃度為0.01-1mol/l。

16、優(yōu)選的是，所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其中，步驟s2中絡(luò)合時(shí)間為6-8h，陳化時(shí)間為2-4h。

17、優(yōu)選的是，所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其中，步驟s3和步驟s7中焙燒溫度均為400-600℃，焙燒時(shí)間均為3-6h。

18、優(yōu)選的是，所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其中，步驟s3中纖維狀氧化鈰載體的長(zhǎng)度為26-198μm，直徑為3-14μm，比表面積為5-30m2/g。

19、優(yōu)選的是，所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其中，步驟s5中攪拌時(shí)間為1-2h。

20、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

21、（1）本發(fā)明的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑及其制備方法，通過溶劑熱法制備纖維狀氧化鈰載體，較傳統(tǒng)的顆粒狀氧化鈰，比表面積由2-10m2/g提升至5-30m2/g可以增大反應(yīng)接觸面積，更有效地承載活性位點(diǎn)，氧化鈰纖維長(zhǎng)度為26-198μm，直徑為3-14μm，高長(zhǎng)徑比的氧化鈰載體可以提高氧遷移率，降低反應(yīng)活化能。

22、（2）本發(fā)明的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑及其制備方法，采用液相混合法制備活性位點(diǎn)為鈷金屬位點(diǎn)的催化劑，在催化劑中引入鍶，抑制co3o4尖晶石型結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)，進(jìn)一步增大反應(yīng)接觸相，提供氧空位，促進(jìn)n2o分解反應(yīng)的進(jìn)行。

23、（3）本發(fā)明的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑及其制備方法，通過氧化鈰與鍶摻雜co3o4兩者之間的協(xié)同催化，有效降低了n2o的分解溫度，條件溫和，操作方便，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種用于低溫分解氧化亞氮的催化劑，其特征在于，包括催化劑載體和設(shè)置于催化劑載體上的活性組分，所述催化劑載體為纖維狀氧化鈰載體，所述活性組分為鍶修飾的co3o4，所述鍶與鈷的摩爾比為1:4-6。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑，其特征在于，所述纖維狀氧化鈰載體和催化劑總質(zhì)量比為1:2-6，所述活性組分具有尖晶石或類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s1中持續(xù)攪拌時(shí)的溫度為40-60℃，攪拌時(shí)間為1-3h。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s1中鈰的硝酸鹽選自六水合硝酸鈰、硝酸鈰銨中的一種，所述鈰的硝酸鹽濃度為0.01-1mol/l。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s1中絡(luò)合劑選自乙二胺四乙酸、檸檬酸、酒石酸、羥基乙酸中的一種，所述絡(luò)合劑的濃度為0.01-1mol/l。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s2中絡(luò)合時(shí)間為6-8h，陳化時(shí)間為2-4h。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s3和步驟s7中焙燒溫度均為400-600℃，焙燒時(shí)間均為3-6h。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s3中纖維狀氧化鈰載體的長(zhǎng)度為26-198μm，直徑為3-14μm，比表面積為5-30m2/g。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s5中攪拌時(shí)間為1-2h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種用于低溫分解氧化亞氮的催化劑及其制備方法，涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，催化劑包括催化劑載體和設(shè)置于催化劑載體上的活性組分，催化劑載體為纖維狀氧化鈰載體，所述活性組分為鍶修飾的Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;，所述鍶修飾的Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;的負(fù)載量為70?90?g/L。本發(fā)明的用于低溫分解氧化亞氮的催化劑及其制備方法，通過溶劑熱法制備纖維狀氧化鈰載體，比表面積提升至5?30m<supgt;2</supgt;/g增大反應(yīng)接觸面積，更有效地承載活性位點(diǎn)，高長(zhǎng)徑比的氧化鈰載體可以提高氧遷移率，降低反應(yīng)活化能；制備活性位點(diǎn)為鈷金屬位點(diǎn)的催化劑，在催化劑中引入鍶，抑制Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;尖晶石型結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)，進(jìn)一步增大反應(yīng)接觸相，提供氧空位，促進(jìn)N<subgt;2</subgt;O分解反應(yīng)的進(jìn)行。

技術(shù)研發(fā)人員：王一帆,金煒陽,馮偉樑,薛辰,王剛,王燕敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：無錫威孚環(huán)保催化劑有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9