[發明專利]一種高比表面積鈣鈦礦催化劑LaCo0.9Mg0.1O3及制備方法

無效

• 申請號: 201210125569.1
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN103372447A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 郭廣生;王立娟;顧福博;王志華;韓冬梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J35/10
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技術領域：

本發明涉及一種具有較高比表面積的鈣鈦礦催化劑的制備方法，具體涉及到以甘氨酸硝酸鹽法合成具有較高比表面積的LaCo_0.9Mg_0.1O₃催化劑的方法，應用于甲烷催化燃燒方面，屬于催化技術與環境保護領域。

背景技術

隨著全球經濟的飛速發展以及人口的迅速增長，能源短缺和環境污染逐漸成為人類面臨的嚴峻問題。目前以煤炭、石油等為代表的化石燃料儲量有限且不可再生，人類就把關注的重點放在尋找替代能源上。天然氣(主要成分為CH₄)以儲量豐富，價格低廉，熱效率高，污染小，使用方便等優點被認為是21世紀的主要能源之一。但是甲烷在燃燒過程中反應溫度過高，使空氣中的氮氣氧化而產生NO_X，且甲烷未燃燒完全產生的CO會造成嚴重的環境污染，甲烷的溫室效應比二氧化碳要高出一個數量級，加劇大氣溫室效應。

甲烷催化燃燒材料主要分為貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要是以Pd、Pt為主要成分，采用多次浸漬法進行制備，代表性專利如CN1342520A、CN1385239A、CN1413769A、CN1502410A、CN1511621A等。該類催化劑的制備工藝較為復雜，低溫活性不夠理想，而且價格昂貴，且高溫條件下容易燒結。非貴金屬催化劑主要是鈣鈦礦型稀土復合氧化物，此材料是一類具有多種物理性能的新型無機非金屬材料，其價格低廉、高溫穩定性好、催化活性高、耐氧化能力強、較高的電子導電性及氧缺陷等優點被廣泛應用于甲烷的催化燃燒領域。

文獻[1]Applied?Catalysis?B：Environmental?98(2010)147-153中Z.M.Gao等人利用尿素燃燒法合成了La_1-xSr_xCoO_3-δ系列催化劑，并對甲烷的催化燃燒進行了研究。在最佳Sr摻雜比例為0.1，最佳煅燒溫度為700℃時，對甲烷的催化燃燒具有較好的催化活性，但此法合成的催化劑的比表面積較低，僅有10m²/g，仍需進一步提高其比表面積來提高催化劑的催化活性。

文獻[2]Applied?Catalysis?B：Environmental?94(2010)27-37中X.Wei等利用超聲噴霧燃燒法合成了LaMnO₃用于甲烷的催化燃燒研究，此法合成的LaMnO₃具有較高的比表面積，對甲烷具有較好的催化活性，在650℃時甲烷的轉化率即可達到100％，但是此法對儀器的要求較高，一般很難達到，不適合規模性合成。

文獻[3]Applied?Catalysis?A：General?335(2008)28-36中B.Kucharczyk等利用檸檬酸溶膠凝膠法合成了Ag部分取代的La_1-xAg_xMnO₃并研究了其對甲烷的催化活性。研究結果表明Ag的部分取代可以提高LaMnO₃對甲烷的催化活性，750℃時甲烷的轉化率達到98.9％，其活性與同類催化劑相比還有一定的差距。

本發明提供了一種制備高比表面積的鈣鈦礦的方法，制備方法簡單，對儀器的要求較低，制備的催化劑對甲烷具有很好的催化活性。

發明內容

本發明提供一種具有高比表面積的鈣鈦礦催化劑的制備方法及應用于甲烷催化氧化領域。該方法制備過程簡單，制得的LaCo_0.9Mg_0.1O₃鈣鈦礦催化劑用于催化甲烷燃燒性能好，價格低廉。

具體制備步驟如下：

(1)按照La∶Co∶Mg的摩爾比為1∶0.9∶0.1～3稱取La(NO₃)₃、Co(NO₃)₂、Mg(NO₃)₂，將其溶于去離子水中配成0.33～0.81mol/L溶液A，再按照總金屬陽離子與甘氨酸的摩爾比為3∶8，稱取甘氨酸并將其加入到溶液A中，攪拌使其完全溶解形成溶液B，在溫度80℃下在水浴中攪拌蒸干至溶膠狀態；

(2)將步驟(1)制得的溶膠置于烘箱中在溫度105℃下進行干燥得前驅體，將前驅體先在馬弗爐中以3℃/min的升溫速率升至溫度400℃焙燒4h，再將焙燒后的前驅體在馬弗爐中以3℃/min的升溫速率升至溫度700℃焙燒4h，得到鈣鈦礦粉末；