[發明專利]鋯釔復合柱撐蒙脫土負載鈷催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 200810062676.8
• 申請日: 2008-07-01
• 公開（公告）號: CN101618325A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 陳敏;齊靈燕;周仁賢
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01D53/44;B01J21/16
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 盛輝地

技術領域

本發明涉及的鋯釔復合柱撐蒙脫土負載鈷催化劑的制備方法，該改性蒙脫土負載鈷催化劑是一種催化氧化揮發性有機化合物(VOCs)的有效催化劑。

背景技術

催化燃燒是控制VOCs最有效的方法。研究發現，載體在提高催化劑活性方面起著很重要的作用。與一般的催化劑載體相比，粘土作為天然的鋁硅酸鹽，由于分布廣泛、儲量豐富、價格便宜具有很大的商業吸引力。柱撐改性后的粘土由于其多孔性、反應活性和熱穩定性，在用作催化劑載體方面更具有獨特的作用。采用過渡金屬為活性組分代替或部分代替傳統的貴金屬催化劑，基于其資源豐度、成本、制備工藝以及性能等優勢，在有機廢氣治理方面已顯示出越來越優越的開發應用前景。特別是近來國際市場貴金屬的價格上漲很快，鉑已達500-600元/克，鈀也上升到200元/克以上。

發明內容

本發明的目的是提供一種不用貴金屬的VOCs凈化催化劑制備方法，具有成本低，催化性能好的優點。

本發明提供的鋯釔復合柱撐蒙脫土負載鈷催化劑的制備方法，以Ca內蒙蒙脫土為起始粘土原料，通過進行鈉交換、鋯釔復合交聯劑的合成、鋯釔復合柱撐蒙脫土的制備和負載活性組分鈷的四步法制備。

本發明提供的鋯釔復合柱撐蒙脫土負載鈷催化劑的制備方法，其步驟為：

1.鈉交換

以內蒙蒙脫土(＜100目，Ca型)為初始原料。按1g蒙脫土加NaCl溶液(濃度為1.0mol/L)100mL的用量的配比，在60℃-70℃溫度條件下攪拌6小時后，離心分離。用去離子水洗滌沉淀物至無氯離子(采用AgNO₃檢測)，空氣氛下110℃烘干，得到Na型蒙脫土(Na-MMT)。

2.鋯釔復合交聯劑的合成

將ZrOCl₂溶液和Y(NO₃)₃溶液混合，溶液中[Zr]＝1.0mol/L，Zr/Y＝4～6∶1(摩爾比)。將鋯釔混合溶液于80℃～90℃條件下磁力攪拌2小時，再恒溫老化4小時，冷卻至室溫，得到鋯釔復合交聯劑(Zr-Y-交聯劑)。

3.鋯釔復合柱撐蒙脫土的制備

按1g蒙脫土加100ml去離子水的配比，將Na型蒙脫土分散到去離子水中，在60℃～70℃溫度下攪拌0.5小時，制成1wt％Na型蒙脫土的懸濁液；將步驟2中鋯釔復合交聯劑，按Zr/MMT為10mmol/g的配比，慢慢滴加到Na型蒙脫土的懸濁液中，控制滴加時間1～2小時滴完，繼續在60℃～70℃溫度下攪拌2小時，恒溫老化4小時，再進行離心分離，用去離子水洗滌至無C1^-，于空氣氣氛下，110℃烘干，500℃焙燒2小時，研磨過60-80目篩，制得鋯釔復合柱撐蒙脫土(Zr-Y-MMT)；

4.鋯釔復合柱撐蒙脫土負載鈷催化劑的制備

以上述制備的鋯釔復合柱撐蒙脫土(Zr-Y-MMT)為載體，用等體積浸漬法制備負載Co催化劑。將硝酸鈷溶液，等體積浸漬于經60～80目過篩的載體中，控制鈷的負載重量百分比為10～12％，浸漬12小時，炒干，然后在空氣氛下于110℃烘干1h，500℃焙燒1h，即制得本發明的鋯釔復合柱撐蒙脫土負載鈷催化劑。

本發明所述原料為Ca型內蒙蒙脫土，蒙脫土的層間距為1.522252nm，陽離子交換容量為108.4mmol/100g。吸附容量PNP＞＝350mg/g。礦物組成主要以蒙脫石為主，含量大于95％，含微量石英。

本發明所述原料氯化氧鋯為(ZrOCl₂·8H₂O)，硝酸釔為(Y(NO₃)₃·6H₂O)，硝酸鈷為(Co(NO₃)₂·6H₂O)。

本發明Zr∶Y的摩爾比為5∶1。

本發明所述鈷的負載重量百分比為11.4％。

本發明采用鋯釔復合柱撐蒙脫土載體。這種摻雜釔的新型柱撐蒙脫土材料具有較大的層間距和比表面積，是一種性能優越載體。然后再在此載體上負載活性組分鈷，制得鋯釔復合柱撐蒙脫土負載鈷催化劑，采用此新型鋯釔復合柱撐蒙脫土負載鈷催化劑用于VOCs的催化凈化，可獲得很好的效果。其完全氧化丙酮、甲苯、乙酸乙酯的溫度分別為240℃、260℃、220℃。特別是該催化劑上乙酸乙酯氧化，在240℃反應溫度下能保持連續運轉220小時活性不變，顯示了較好的使用壽命。與現有技術相比，不采用貴金屬鉑鈀，成本低，催化性能更有所提高。對丙酮、甲苯、乙酸乙酯的完全氧化溫度下降了80℃，10℃，50℃。