[發(fā)明專利]一種雙金屬鈷基催化劑及制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710287979.9
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106984318B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王長真;趙永祥;王永釗;李海濤
• 申請（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 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(wù)所(有限公司)
• 代理人: 魏樹巍

一種雙金屬鈷基催化劑包括活性氧化物內(nèi)核和多孔惰性氧化物殼層，活性氧化物內(nèi)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。本發(fā)明具有提高活性金屬氧化物納米顆粒的高溫和水熱穩(wěn)定性，改善催化劑的活性與使用壽命的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種雙金屬鈷基催化劑及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氧化亞氮(N₂O)曾長期被認(rèn)為是一種對環(huán)境無害的氣體，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。近年來，隨著對N₂O認(rèn)知和研究的深入，其環(huán)境危害性已得到共識。N₂O不僅可破壞臭氧層，同時還是一種重要的溫室氣體，其全球升溫潛能值分別是CO₂的310倍和CH₄的21倍。2015年12月通過的《巴黎協(xié)定》將CO₂、CH₄、N₂O、O₃、氫氟氯碳化物和全氟碳化物等六種溫室氣體減排納入了統(tǒng)一的法律約束框架。N₂O的排放控制和消除已成為各國必須面對的重要課題，相關(guān)理論和技術(shù)的研究開發(fā)也越來越受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的重視。

在眾多N₂O消除方法中，直接催化分解法工藝路線簡單、操作成本低、N₂O轉(zhuǎn)化率高、且無二次污染，是一種比較經(jīng)濟(jì)有效的方法。目前針對N₂O直接催化分解法催化劑的研究集中在貴金屬催化劑、分子篩催化劑和金屬氧化物催化劑三類，其中金屬氧化物催化劑成本低廉，環(huán)境友好，制備方法簡單易行，組成易于調(diào)變，且具有較高的催化活性，受到科研工作者的青睞。目前對該類催化材料的研究主要集中在負(fù)載型催化劑上。

中國專利CN103506128A公開了一種以ZnO和NiO為活性負(fù)載金屬氧化物，SiO₂、TiO₂、ZrO₂等復(fù)合材料為載體的催化劑，該材料由于載體的分散作用及金屬載體作用，在高溫下具有良好的活性，700℃條件下N₂O能夠完全消除。

中國專利CN105381801A公開了一種由γ-Al2O₃為載體，四氧化三鈷和氧化銅為活性組分構(gòu)成的負(fù)載催化劑，該材料活性組分較好的分散于載體表面，耐高溫，操作溫度較寬。在無助劑添加的條件下，630℃可實現(xiàn)N₂O的完全消除。

以上金屬氧化物催化劑的一個致命缺點是活性氧化物納米顆粒受載體的固定作用有限，在長周期高溫反應(yīng)或反應(yīng)氣氛中存在水、氧的條件下易于脫離載體并相互聚團(tuán)，發(fā)生活性氧化物的燒結(jié)進(jìn)而引起失活現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種提高活性金屬氧化物納米顆粒的高溫和水熱穩(wěn)定性，改善催化劑的活性與使用壽命的雙金屬鈷基催化劑及制備方法和應(yīng)用。