[發明專利]一種雙金屬鈷基催化劑及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710287979.9
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106984318B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 王長真;趙永祥;王永釗;李海濤
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J23/83;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/56;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 14105 山西五維專利事務所(有限公司)
• 代理人: 魏樹巍

1.一種應用于燃氣鍋爐煙氣N₂O低溫分解的雙金屬鈷基催化劑，其特征在于催化劑包括活性氧化物內核和多孔惰性氧化物殼層，活性氧化物內核組成為主活性組分Co₃O₄和輔活性組分Cu氧化物或Fe氧化物中的一種，多孔惰性氧化物殼層組成為SiO₂-N_xO_y，其中N_xO_y為ZrO₂或CeO₂中的一種，各組分的重量百分比為：

主活性組分Co₃O₄:10-40wt％，輔活性組分：1-5wt％，N_xO_y：1-3wt％，余量為SiO₂。

2.如權利要求1所述的一種應用于燃氣鍋爐煙氣N₂O低溫分解的雙金屬鈷基催化劑，其特征在于催化劑的活性氧化物內核粒徑在8-12nm，多孔惰性氧化物殼層厚度在6-20nm，整體的核殼包覆結構的顆粒大小在24-50nm，催化劑比表面積260m² g^-1-440m² g^-1。

3.如權利要求1或2所述的一種應用于燃氣鍋爐煙氣N₂O低溫分解的雙金屬鈷基催化劑的制備方法，其特征在于包括如下制備步驟：

(1)以乙醇水溶液為溶劑，配置六亞甲基四胺溶液，按催化劑組成，將鈷鹽，輔活性Cu或Fe鹽在六亞甲基四胺的乙醇水溶液中混合均勻，得到混合溶液，將操作溫度升高至50-80℃，加入聚乙烯吡咯烷酮分散劑，攪拌至完全溶解；

(2)繼續向混合溶液中加入飽和雙氧水溶液，保持劇烈攪拌，待溶液體系逐漸變為渾濁懸濁液后，密閉反應體系，并保持劇烈攪拌12-24h，得到高度均勻分散的Co₃O₄-M_xO_y的雙金屬氧化物納米顆粒溶膠，其中M_xO_y為CuO或Fe₃O₄；

(3)按催化劑組成，將硝酸鋯或硝酸鈰溶解于乙醇中，并將正硅酸乙酯加入乙醇溶液中混合,得到混合溶液；

(4)按催化劑組成，向步驟(2)所述納米顆粒溶膠中原位滴入步驟(3)配置的混合溶液及氨水，繼續反應24-72h，經高速離心分離；

(5)離心沉淀經60-100℃干燥，在煅燒氣氛，500-700℃條件下，高溫煅燒除去有機殘留物后，即得到包覆型催化劑。

4.如權利要求3所述的一種應用于燃氣鍋爐煙氣N₂O低溫分解的雙金屬鈷基催化劑的制備方法，其特征在于步驟(1)所述的乙醇水溶液中無水乙醇與去離子水的體積分數比為：無水乙醇：去離子水＝1.5-2.5：1。

5.如權利要求3所述的一種應用于燃氣鍋爐煙氣N₂O低溫分解的雙金屬鈷基催化劑的制備方法，其特征在于步驟(1)所述的鈷鹽由無機鈷鹽和有機鈷鹽組成，無機鹽和有機鹽按摩爾分數0.5-2：1配合組成。

6.如權利要求5所述的一種應用于燃氣鍋爐煙氣N₂O低溫分解的雙金屬鈷基催化劑的制備方法，其特征在于無機鹽為硝酸鈷或氯化鈷，有機鹽為醋酸鈷或乙酰丙酮鈷。

7.如權利要求3所述的一種應用于燃氣鍋爐煙氣N₂O低溫分解的雙金屬鈷基催化劑的制備方法，其特征在于步驟(1)輔活性金屬鹽由無機鹽和有機鹽組成，無機鹽和有機鹽摩爾分數比例為0.5-2：1。

8.如權利要求7所述的一種應用于燃氣鍋爐煙氣N₂O低溫分解的雙金屬鈷基催化劑的制備方法，其特征在于無機鹽為硝酸鹽或鹽酸鹽，有機鹽為的醋酸鹽或乙酰丙酮鹽。