[發明專利]一種高熱穩定性的丙烷低溫催化燃燒催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110317156.2
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113070071A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 劉曉;胡浩露;張禮知
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;F23G7/07
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發明公開了一種高熱穩定性的丙烷低溫催化燃燒的催化劑及其制備方法與應用，本發明提供的催化劑為負載量30%的Co₃O₄/SmMn₂O₅，該催化劑高溫熱穩定性溫度為400℃?1000℃，即催化劑在400℃?1000℃下可以循環24 h且催化劑不發生形變。該催化劑可以用于丙烷低溫催化燃燒，而且丙烷達到90%轉化率的溫度僅為200℃?230℃。該催化劑的制備方法如下：在室溫條件下，以六水硝酸釤、四水乙酸錳為原料，通過沉積沉淀法得到載體莫來石(SmMn₂O₅)；然后再以莫來石、硝酸鈷為前驅體，通過沉積沉淀法得到Co₃O₄/SmMn₂O₅，當負載量為30%時，Co₃O₄/SmMn₂O₅即為最優催化劑。本發明提供的制備方法操作簡單，合成的催化劑與其他催化劑相比，不僅易得，而且具有較好的穩定性和較好的活性。

技術領域

本發明涉及尾氣治理領域，具體涉及一種高熱穩定性的丙烷低溫催化燃燒催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

近代以來，隨著城市化和工業化的快速發展，揮發性有機化合物(VOCs)的排放量大幅度增長。揮發性有機化合物(VOCs)通常是指在大氣壓力(101.325 kPa)下沸點低于260℃的有機化合物。揮發性有機化合物(VOCs)的大量排放導致了許多不可避免的環境問題，例如霧霾，光化學煙霧等。除了環境危害，部分揮發性有機化合物(VOCs)有毒，且致癌。因此對揮發性有機化合物(VOCs)的污染治理刻不容緩。揮發性有機化合物(VOCs)的絕大多數由烴類、苯、甲苯、鹵代烴等組成。而其中，線性短鏈烷烴是最難消除的一類，其主要是通過汽車尾氣排放產生。汽車有害排放的控制是世界各國面臨的最緊迫的問題之一。據報道，在冷啟動過程中，盡管使用了三元催化器(TWCs)，仍有相當數量(50-80%)的CO和烴類(HCs)被釋放到空氣中。對汽車尾氣的有效治理，能大幅度控制VOCs的排放。

線狀短鏈烷烴中的代表性烷烴是丙烷。由于其分子結構的穩定性，其去除難度較大，且丙烷分子不易被吸收，造成大量丙烷排放到空氣中，對大氣造成污染。

現有技術中，研究最多的催化氧化丙烷的催化劑多為貴金屬，約75%是鈀、鉑等貴金屬催化劑，它們雖然催化活性好，但它們存在諸多弊端，例如燃燒溫度高導致燒結率高、易揮發、易中毒、價格昂貴等，基于此，人們迫切希望尋找能取代貴金屬催化劑的非貴金屬催化劑。因此，強烈建議開發具有良好的低溫催化燃燒活性的催化劑來去除丙烷，同時希望此催化劑能在高溫下保持穩定，循環使用次數高。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種高熱穩定性的丙烷低溫催化燃燒的催化劑及其制備方法與應用，此催化劑不僅可實現丙烷低溫催化燃燒為二氧化碳，同時催化劑還能在較高溫度穩定存在。

本發明提供的技術方案如下，本發明提出了一種高熱穩定性的丙烷低溫催化燃燒催化劑，其特征在于，所述催化劑為負載量1%-50% 的Co₃O₄/SmMn₂O₅，所述催化劑的高溫熱穩定性溫度為400℃-1000℃。所述催化劑可以在400℃-1000℃條件下循環24 h且催化劑不發生形變。

進一步的，所述催化劑為負載量30%的Co₃O₄/SmMn₂O₅。所述催化劑的高溫熱穩定性溫度為800℃。

本發明還提供了該催化劑的應用，其特征在于，用于丙烷催化燃燒完全氧化為二氧化碳。

進一步的，所述丙烷催化燃燒溫度為200-230℃。