[發明專利]負載過渡金屬氧化物催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201611226704.6
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106732522A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 趙東;趙亮;田振邦;張馨月;張永軍
• 申請（專利權）人: 河南省科學院化學研究所有限公司
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J23/34;B01J23/50;B01J23/72;B01J23/745;B01J23/75;B01J23/755;B01J27/224;B01J29/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙)41104
• 代理人: 時立新

技術領域

本發明涉及一種無機催化劑材料的制備方法，尤其涉及一種負載過渡金屬氧化物的催化劑材料的制備方法，屬于無機材料合成技術領域。

背景技術

催化材料無論在工業生產或環保領域均為關鍵性高技術材料，其中過渡金屬氧化物為一大類重要的催化活性物質，根據其金屬元素種類和氧化物結構不同，可用于催化多種化學反應。出于減少過渡金屬資源消耗、避免重金屬污染、提高催化效率以及降低成本等考慮，一般將其負載于具有一定形態和良好強度的載體表面，利用載體的表面性質使少量催化劑即可發揮顯著的作用。

目前常用的制備負載金屬氧化物催化劑的方法，是將載體在金屬鹽的水溶液中浸漬，使金屬鹽以離子態分散于載體的表面和內部結構中，干燥除去水分，然后高溫焙燒，使金屬陽離子轉化為金屬氧化物并與載體牢固結合，金屬鹽的陰離子則被高溫分解和氧化為氣體而除去。例如：中國專利CN200910186028.8“多相催化臭氧化的負載型催化劑及其制備方法”是以蜂窩陶粒為載體，以過渡金屬Cu的氧化物作為活性組分，經載體在硝酸銅溶液中浸漬、干燥、焙燒而得到負載金屬氧化物的催化劑；中國專利CN201210094240.3“一種負載型金屬氧化物臭氧催化氧化催化劑的制備方法”是以陶瓷濾球為載體，經預處理后硝酸鎳溶液中浸漬，經干燥后在馬弗爐中焙燒，再用去離子水洗滌、烘干而得到負載金屬氧化物的催化劑；中國專利CN200610165429.1“一種低溫催化氧化苯系物的負載型貴金屬催化劑及其制備方法”是將載體在貴金屬鹽的溶液中進行攪拌，然后旋轉蒸發去除溶劑，在干燥箱中干燥，用馬弗爐焙燒而得到負載貴金屬催化劑；中國專利CN201310420135.9“一種催化燃燒用負載型復合氧化物催化劑的制備方法”是以介孔分子篩為載體，La、Mg、Mn和Ce可溶性鹽為原料，通過浸漬、干燥、焙燒制備復合載體CeO₂-介孔分子篩，再將其用La-Mg-Mn混合溶液浸漬，經干燥、焙燒而得到負載型復合氧化物催化劑；中國專利CN201210312162.X“一種多相催化臭氧化負載型催化劑及其制備方法”是將堿式碳酸銅溶解于碳酸氫氨溶液或氨水中形成絡合物溶液，將載體在該溶液中浸漬后取出晾干，在200-250℃溫度下保溫干燥，使氧化銅析出于載體表面形成催化層，得到負載氧化銅催化劑。

如以上技術文獻所示，目前多采用浸漬金屬鹽后焙燒的方法來制備負載金屬氧化物催化劑，該方法具有工藝簡便、適用范圍廣、制備材料種類多等優點，但所浸漬的硝酸鹽等在焙燒時會產生氮氧化物等有毒和腐蝕性氣體，為防止對環境空氣造成污染和對設備造成損害，需配備廢氣吸收凈化設施和防護措施，增加了相關成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝簡便合理、并可避免焙燒中產生有害氣體的負載過渡金屬氧化物催化劑的制備方法。

為實現本發明目的，制備方法的具體步驟為：

① 將過渡金屬的無機鹽溶解于去離子水，配制成金屬離子濃度為0.2-2mol/L的溶液，將載體浸漬于該溶液中，每1g載體使用2-10mL溶液，于5-50℃恒溫振蕩或攪拌2-10h，使金屬離子逐漸擴散到載體的表面和內部結構中；

② 將經過上述處理的載體從溶液中分離出來，于60-100℃恒溫干燥至恒重；

③ 將氫氧化鈉溶解于醇/水體積比為2-10:1的醇/水混合溶劑中，配制成氫氧化鈉濃度為0.2-2mol/L的溶液，將經過上述處理的載體浸漬于該溶液中，每1g載體使用2-10mL溶液，于5-50℃恒溫振蕩或攪拌2-20h，使金屬離子與堿逐漸反應生成不溶于水和醇的金屬氫氧化物。

④ 將經過上述處理的載體從溶液中分離出來，用去離子水浸泡、清洗除去水溶性的金屬鹽和溶劑醇，于60-100℃恒溫干燥至恒重。

⑤ 將經過上述處理的載體于300-500℃恒溫焙燒2-6小時，使載體上的金屬氫氧化物分解生成金屬氧化物。

上述制備方法中所采用的過渡金屬無機鹽為Fe、Cu、Ni、Mn、Co、Ag、La或Ce的硝酸鹽、鹽酸鹽或硫酸鹽，所采用的載體為三氧化二鋁、二氧化硅、碳化硅、多孔陶瓷、分子篩、硅藻土或珍珠巖，醇/水混合溶劑所采用的醇為乙醇、異丙醇、乙二醇或丙二醇。