[發明專利]一種銅鈰固溶體催化劑失活后的再生方法

有效

• 申請號: 201510570313.5
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105057009B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 董林;熊燕;湯常金;李露露
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J38/60
• 分類號: B01J38/60;B01J38/02;B01J23/83
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

本發明公開了一種CeCuO₂固溶體催化劑失活后的再生方法，該方法通過“酸洗??焙燒”的方法來提高CeCuO₂催化劑的CO氧化活性。首先，硝酸酸洗過程可以去除沉積在催化劑表面的鹽類及積碳等雜質，與此同時，表面Cu物種也被洗去。然后，通過在不同溫度下(250～550℃)焙燒，使得催化劑中的Cu物種從體相遷移至表面，在催化劑表面形成對催化反應起作用的表面活性Cu物種，從而使得催化劑活性提高而得到再生。本發明再生后的CeCuO₂固溶體催化劑的CO氧化催化活性有明顯的提高且不影響其織構性質，方法簡單、成本較低且環境友好。

技術領域：

本發明涉及一種銅鈰固溶體催化劑的再生方法。

背景技術：

隨著經濟社會的快速發展和機動車保有量的增加，來源于汽車尾氣中的CO 排放量的增大造成溫室效應，酸雨，光化學污染等現象越發嚴重，是當前大氣污染形勢更加嚴峻的主要原因之一。目前CO消除的研究備受關注，有關CO消除催化劑的研究中，CO氧化反應因其相對簡單且具有代表性，常被用作模型反應來研究完全氧化催化劑的催化行為。銅鈰催化劑作為一種廉價的非貴金屬催化劑，在眾多氧化反應中有著廣泛的應用，如其對CO氧化的活性可以和貴金屬催化劑相媲美，吸引了眾多研究者的目光。其中，銅鈰固溶體催化劑具有較高的的催化活性，但是在較高溫度、長時間的反應過程中，催化劑容易失活。在反應過程中失活的原因較為復雜，主要是由化學中毒、高溫燒結、機械流失等原因造成。銅鈰固溶體等催化劑在CO氧化、NO消除等氣相催化反應過程中，由于沉積物覆蓋、堵塞造成的催化劑比表面積減小以及表面活性組分的流失對催化劑的影響是導致其失活的關鍵因素。

催化劑的再生不僅可以實現催化劑的循環使用，延長其使用年限，大幅度降低工程生產運行成本，還可節約寶貴的金屬資源，減少固廢催化劑的處置費用。針對以上沉積物覆蓋、表面活性組分流失的可逆失活的催化劑，其再生處理方法在催化劑的實際應用中具有重要價值。根據國內外相關報道，同類催化劑的再生工藝一般采用，高壓去離子水沖洗、超聲波清洗處理的以及以硫酸為再生液等方法。但是，這些方法容易造成催化劑的坍塌，骨架軟化，降低催化劑的機械強度和活性物種大量損失，嚴重影響催化劑的多次重復使用。在此背景下，針對銅鈰固溶體催化劑我們研制出了一種更為簡單有效的催化劑再生方法。由于該方法制備原料易得，操作簡便快捷，對設備無特殊要求，附加環境污染少，使其在催化領域有著良好的應用前景。

發明內容

本發明的目的：提供一種通過“酸洗--焙燒”去除沉積物并使固溶體催化劑中的活性物種遷移至表面的催化劑再生方法。

本發明的原理如下：催化劑表面在長時間使用過程中會由于積碳、雜質沉積、高溫團聚以及氣流沖刷等原因而導致催化活性下降，而其失活的真正原因是催化劑表面被沉積物覆蓋以及活性物種的流失造成的活性物種的損失。本發明的催化劑再生方法通過對失活的CeCuO₂固溶體催化劑進行“酸洗--焙燒”的方法進行再生處理。首先，在酸洗過程中去除沉積在催化劑表面的鹽類及積碳等雜質，與此同時，表面Cu物種也被硝酸洗去。然后，通過控制流動空氣中的不同焙燒溫度和時間，使得催化劑中的Cu物種從體相遷移至表面且不影響催化劑的織構性質，在催化劑表面形成對催化反應起作用的活性物種，從而恢復催化劑的活性而得到再生。此外，在體相Cu金屬的含量允許的范圍內，本再生方法的過程可以反復多次進行。

本發明的技術方案如下：

一種共沉淀法制備的Ce_0.9Cu_0.1O₂固溶體催化劑失活后的再生方法，它包括如下步驟：

步驟1.將失活的Ce_0.9Cu_0.1O₂固溶體催化劑經濃度為50％的硝酸酸洗24h，去除表面沉積物，同時表面Cu物種被洗掉；