[發明專利]一種稀土鈣鈦礦型催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210105869.3
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102728377A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 章震嚴
• 申請（專利權）人: 永康市奧鑫科技有限公司
• 主分類號: B01J23/887
• 分類號: B01J23/887;B01D53/62;B01D53/72;B01D53/86
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技術領域

本發明涉及一種催化劑及其制備方法，尤其涉及一種稀土鈣鈦礦型催化劑及其制備方法。

背景技術

空氣污染已經日益成為影響我們生活的重要問題，資源短缺也日益嚴重，天然氣作為三大能源之一，具有儲量豐富、價格低廉和熱效率高的特點，但是其主要成分甲烷燃燒溫度高，采用傳統的燃燒方式會產生較多的NOx、CO、HC等污染物，并且能源利用率低，催化燃燒避免了火焰燃燒的缺點，降低了污染物的排放，具有起燃溫度低、能耗低和燃燒穩定等優勢，被認為是最理想的燃燒方式。催化燃燒包括氣體、液體，以及固體物質的燃燒，這將成為今后最主流的燃燒方式。催化燃燒的關鍵技術在于尋找一種高溫穩定性好、催化活性高的催化劑。

目前，主要的催化劑分為兩大類：一類是低溫條件下催化性能好的負載型貴金屬催化劑；另一類是在高溫條件下催化性能好的金屬氧化物催化劑，如鈣鈦礦型氧化物、過渡金屬氧化物固溶體和六鋁酸鹽等。市面上常用的催化劑以貴金屬催化劑為主，該催化劑雖然有很高的氧化活性和易回收等優點，但存在著資源稀少、價格昂貴和耐毒性差等缺點，并且應用領域多以工業為主。而稀土鈣鈦礦催化劑是一種新型高效的各類工業廢氣凈化催化劑，納米鈣鈦礦型復合氧化物是一氧化碳的有效催化劑，其初始活性與壽命優于貴金屬催化劑，具有催化燃燒和NOx還原的雙重作用。同時由于納米鈣鈦礦型催化劑具有良好的熱穩定性，對烴類在較寬的溫度范圍下燃燒轉化成二氧化碳和水有很好的催化活性。中國專利CN101528344A公開了一種用于制備活性鈣鈦礦基載體涂料制劑的方法，通過共沉淀、檸檬酸鹽、溶膠-凝膠法或球磨制得前驅體后經過高溫熱處理獲得完全合成的鈣鈦礦結構，并且將其均勻分散于水和三乙醇胺中球磨以增大比表面積。高溫除去分散介質后，與其他添加劑混合制得漿料制劑涂覆于載體上制得催化轉化器，該轉化器在空速20000h^-1時，150℃是的轉化率為20％，400℃時的轉化率為99％。采用該方法制備的鈣鈦礦基催化劑的比表面積雖然有一定提高，但是該類催化劑需要在高溫狀態下才會有較好的催化性能，不適用于常溫條件下CO的催化氧化。中國專利CN102029167A公開了一種含有納米鈣鈦礦型稀土氧化物的催化劑及其制備方法。該催化材料以堇青石蜂窩陶瓷為載體，涂覆含有納米鈣鈦礦型稀土氧化物的涂層后負載貴金屬Pd制備而成，其中涂層材料的質量為堇青石蜂窩陶瓷質量的10～35％，所述貴金屬的質量為涂層材料質量的0～5％，所述涂層材料的組成及質量百分含量為納米鈣鈦礦型稀土氧化物1～20％，γ-Al₃O₂79～98％，添加劑1％。該方法制備的催化劑采用了價格昂貴并且資源稀少的貴金屬材料，抗中毒性差，抗水、抗結碳和抗高溫燒結能力均較差。有鑒于此，怎樣降低起始溫度，提高反應活性，擴大空速適應范圍，同時彌補資源稀缺的貴金屬的不足，是一項亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術中存在問題，本發明的目的在于提供一種稀土鈣鈦礦型催化劑，以鑭改性的固溶體儲氧材料和以鑭改性的高比面氧化鋁材料為載體，以鉬、鈷、鈦、鈮、銅的納米級過渡金屬氧化物為浸漬活性成分，以堇青石陶瓷為基體。

優選地，稀土鈣鈦礦型催化劑的基體為蜂窩狀堇青石陶瓷。

本發明的另一目的在于提供一種稀土鈣鈦礦型催化劑的制備方法，包括：

1)將過渡金屬的硝酸鹽溶液浸漬鑭改性的固溶體儲氧材料與鑭改性的高比面氧化鋁材料的混合物，90～110℃水浴烘干，550～650℃空氣中焙燒1.5～2.5小時，制成漿液；

2)將漿液涂覆在蜂窩狀堇青石陶瓷基體上，90～110℃水浴烘干，550～650℃空氣中焙燒1.5～2.5小時，得到新鮮樣品。

優選地，將步驟2)中的新鮮樣品在900～1100℃的溫度下，加熱4.5～5.5小時，得到老化樣品；

優選地，步驟1)中的過渡金屬的硝酸鹽溶液為鉬、鈷、鈦、鈮、銅的硝酸鹽溶液；

優選地，步驟1)中的鑭改性的固溶體儲氧材料為鑭改性的Ce-Zr-O固溶體儲氧材料；

優選地，鑭改性的Ce-Zr-O固溶體儲氧材料中，Ce/Zr的摩爾比為0.3～0.5，鑭的質量分數為5％；

優選地，步驟1)中鑭改性的固溶體儲氧材料與鑭改性的高比面氧化鋁材料為等質量比混合；

優選地，步驟1)中鑭改性的高比面氧化鋁材料在900～1100℃焙燒4.5～5.5小時的條件下制得，比表面積為100～140m²/g。