[發(fā)明專利]一種Ce-Nb-O復(fù)合金屬氧化物催化劑的合成方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011371911.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112371106A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊鵬;金銀櫻;齊陳澤
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興文理學(xué)院
• 主分類號: B01J23/20
• 分類號: B01J23/20;F23G7/07
• 代理公司: 紹興普華聯(lián)合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33274
• 代理人: 丁建清

本發(fā)明公開了一種Ce?Nb?O復(fù)合金屬氧化物催化劑的合成方法及應(yīng)用，其合成方法包括以下步驟：將去離子水、硝酸鈰、草酸鈮和尿素按比例均勻混合于燒杯中，然后進行攪拌加熱反應(yīng)；反應(yīng)完成后自然冷卻、靜置、抽濾，將得到的沉淀物進行烘干、煅燒處理，得到Ce?Nb?O復(fù)合金屬氧化物催化劑。本發(fā)明采用的原材料價格便宜，操作簡單、易重復(fù)，所得催化劑對于幾類典型的揮發(fā)性有機污染物顯示出優(yōu)異的催化降解性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種Ce-Nb-O復(fù)合金屬氧化物催化劑的合成方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

揮發(fā)性有機物(英文名稱為Volatile Organic Compounds，英文縮寫為VOCs)是指常溫常壓下容易揮發(fā)到大氣中的一類有機物，如甲醛、乙醇、苯、氯苯等。該類有機物應(yīng)用廣泛，經(jīng)常被用在精細化學(xué)品的合成、石油化工和煤化工、印染及紡織、包裝運輸、家庭裝飾等場所，是大氣污染物中危害較大的一類物質(zhì)。

針對揮發(fā)性有機污染物，最理想的應(yīng)對辦法是減少甚至避免有害物質(zhì)的使用。在當前不能完全避免其使用的情況下，徹底的治理就顯得尤為重要。揮發(fā)性有機污染物的后處理方法主要有活性炭吸附、溶劑吸收、低溫冷凝、等離子體/光催化組合、高溫直接煅燒等，上述每一種方法都有各自的應(yīng)用場景，各有優(yōu)缺點。近年來，隨著分子篩轉(zhuǎn)輪技術(shù)的應(yīng)用和推廣，吸附濃縮/催化燃燒法日益引起人們的關(guān)注，其針對低濃度、高風速、大容量、復(fù)雜成分的VOCs具有較好的處理效果，具有處理效率高、能耗小、無二次污染等優(yōu)點。催化燃燒法的技術(shù)核心是開發(fā)具有高催化活性、高穩(wěn)定性和高選擇性的催化材料。傳統(tǒng)的催化燃燒法主要針對碳氫、碳氫氧類污染物，通常使用的負載型貴金屬催化劑(如Pt/HZSM-5、Pt/CeO₂/γ-Al₂O₃)的催化氧化活性較高，但貴金屬的價格昂貴，而且廢氣中如果存在微量的Cl、S、重金屬等元素，催化劑很容易失去活性從而導(dǎo)致處理能力喪失，因而該類催化劑僅在一部分場合得到了應(yīng)用。為取代貴金屬催化劑，賤金屬氧化物催化劑成為目前研究的熱點，鈣鈦礦及CeO₂-CrO_x、V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑體系是典型代表。但由于鈣鈦礦的制備溫度較高、產(chǎn)品比表面積較小，以及Cr、V的毒性問題，迫切需要研發(fā)出新型的催化材料。此外，由于工業(yè)有機廢氣成分復(fù)雜性，因此還要求催化劑具有較寬的應(yīng)用范圍，能夠同時消除多種類型的污染物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種Ce-Nb-O復(fù)合金屬氧化物催化劑的合成方法，并將其應(yīng)用在碳氫類、氯代烴類有機廢氣的后處理領(lǐng)域，本合成方法采用的原材料價格便宜，操作簡單、易重復(fù)，所得催化劑對于幾類典型的揮發(fā)性有機污染物顯示出優(yōu)異的催化降解性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種Ce-Nb-O復(fù)合金屬氧化物催化劑的合成方法，包括以下步驟：將去離子水、硝酸鈰、草酸鈮和尿素按比例均勻混合于燒杯中，然后進行攪拌加熱反應(yīng)；反應(yīng)完成后自然冷卻、靜置、抽濾，將得到的沉淀物進行烘干、煅燒處理，得到Ce-Nb-O復(fù)合金屬氧化物催化劑。

所述草酸鈮中的金屬元素與去離子水、尿素、硝酸鈰的用量比為0.1mol：50mL：(4～22)mol：(0.1～1)mol。

硝酸鈰和草酸鈮這兩種原料中金屬元素總和與尿素的摩爾比為1：20。

加熱反應(yīng)溫度為75～95℃，加熱反應(yīng)時間為2～5小時。

反應(yīng)后的混合物自然冷卻至室溫，然后靜置12～24小時。

所述烘干操作為將所得沉淀物置于烘箱中并在90～120℃條件下加熱至恒重。

所述煅燒操作為將烘干后的粉末置于馬弗爐中450～700℃條件下煅燒2～5小時。