本发明专利技术涉及高温催化分解氧化亚氮（Ｎ↓［２］Ｏ）的方法，包括氧化亚氮（Ｎ↓［２］Ｏ）和金属氧化物催化剂接触反应。目的在于解决能经受Ｎ↓［２］Ｏ分解产生的高温，且在低温下依然对Ｎ↓［２］Ｏ的催化分解有高的活性以及催化分解Ｎ↓［２］Ｏ的装置。本发明专利技术可以解决耐高温分解Ｎ↓［２］Ｏ的催化剂问题，通过设计催化剂和Ｎ↓［２］Ｏ的分解装置来实现。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在载体上含金属氧化物催化剂存在下，将氧化亚氮(N20)转化成氮气和 氧气。包括催化剂组合物、制备方法和氧化亚氮(N20)分解反应器。
技术介绍
氧化亚氮(N20)是一种室温气体和臭氧消耗气体，是制造己二酸和硝酸的副产物。 人们己经开发了很多催化剂用于N20的消除和利用，如USA—5,705,136、DEA-A-9，819,882等。由N20(g) — N2(g)+y202(g)+ 82kJ可知，N20在分解时会放出大量的热。以往研究的 催化体系，更注重了在低温条件下对N20的分解，而当N20分解放出的热量使温度超过 500'C之后，催化剂就会失活，不能重复使用，而在800。C以上时N20的分解主要是以热分 解为主。因此，人们对耐高温的N20分解用催化剂进行了研究，但目前关于这方面的研究 还是很少的，如ZL—00804611.5、 ZL—01803683.X、 USA—6,723,295等。N20在分解时会放出大量的热和氧气，因此N20被人们用来做NOS(全称Nitrous Oxide System,即氮气加速系统)，可以在短时间内获得很高的直线速度，而且随着航天技术的进 步和人们对环保的要求，N20被用来代替有毒的火箭推进剂。由于N20不会燃烧也无毒， 在航天技术方面，N20的用处将相当广泛，它不仅可以用于固液发动机，还可以用于冷气 推进、单组元推进、双组元推进和电热推进，推力从毫牛级到牛顿级以至千牛级；因为N20 的分解产物是氧气和氮气，将氧气收集起来，可以供航天员使用，因此，N20还可以作为 飞船的氧源；同时，液态N20转变为气态时会吸收大量热量，也可以作为飞船的冷源。不 论N20用在NOS或火箭推进剂中，大流量N20分解时会放出大量的热，使温度可达到1000 'C以上，这就对催化剂提出了耐高温的要求，且在低温下大流量重启时依然具有催化分解 N20的活性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决能经受N20分解产生的高温，且在低温下依然对N20的催化分 解有高的活性以及催化分解N20的装置。本专利技术可以解决耐高温分解N20的催化剂问题，通过设计催化剂和N20的分解装置来 实现。本专利技术解决了高温分解N20催化剂的制备方法，包括步骤如下 a、将选好的载体，进行清洁之后于100 14(TC干燥备用；b、将载体置入旋转蒸发仪， 在40 80'C时把配好的活性组分金属盐的溶液按比例吸入到旋转蒸发仪中混合；c、混合搅拌1 6小时，之后通过减压蒸馏将溶剂除掉，得到固体颗粒；d、所得的前体催化剂放到坩埚中，在空气气氛中进行培烧，培烧程序为，第一段在一个小时内升温到100 20(TC， 在此温度下保持l 6h，之后继续升温，在2 6h内升温到500 800°C，在这个温度范围 内保持0. 5 4h，之后再在1 8h内升温到1000 1300°C，再保持0. 5 2h，最后催化剂 再自然状况下冷却。所用的载体为Al203、 Zr02、 Si02、 MgO、 Ce02等，载体使用前应清洁干净。 所选的活性金属溶液为铜Cu、铁Fe、钼Mo、铱Ir、锰Mn、钴Co、镍Ni、铬Cr、钌Ru、铈Ce、银Ag和镧La等金属离子溶液中的一种或多种。最终活性金属组分的含量在0 10%(wt%)。本专利技术所制备的耐高温催化分解N20的催化剂，在不同流量下可以重复启活使用。 氧化亚氮(N20)分解反应器，解决N20低温启活和高温稳定分解的间歇进行，步骤 如下-通过阀1、 2和3连接温度传感器，进行N20分解开始时，先通过加热炉丝将低温助 催化剂层加热到催化分解N20的温度时阔1和2打开，N20进入反应器开始分解，产生的 热量可是高温主催化剂层的温度达到催化N20分解的活性温度，此时阀2和3通过温度传 感器将阀2关闭同时将阀3打开，N20气体将不再经过助催化剂层。通过温度传感器来实现控制三个阀门的打开顺序，使N20通过低温助催化剂和高温催 化剂组合来实现N20的间歇的催化分解。本专利技术的优选方案是催化剂中活性组分为Cu、 Ir、 Co等，且载体应预热到一定温度下 再加入活性组分溶液。分解后的尾气通过气相色谱来分析其中N20的含量。 附图说明图l是氧化亚氮(N20)分解反应器装置图 具体实施例方式下面的实施例对本专利技术的进一步说明，各实施例所用的试剂均为分析纯级产品。本发 明不仅仅局限于以下实施例。实施例一将清洁后的载体4.0克A1203 (S 12目)，置入旋转蒸发仪上的梨型烧瓶中，在70'C 时把配好的含有0.1克Cu(N03)2'H20、 0.2克Co(N03)yH20和0.2克Ni(N03)rH20活性组分金属盐的溶液吸入到旋转蒸发仪中混合；混合6小时，之后通过减压蒸馏将溶剂除掉， 得到固体颗粒；所得的固体颗粒放到坩埚中，在空气气氛中进行培烧，培烧程序为第一 段在一个小时内升温到150°C，在此温度下保持6h，之后继续升温，在4h内升温到60(TC， 在这个温度范围内保持3h，之后再8h内升温到110(TC，保持lh,最后催化剂自然状况下 冷却。制得催化剂l。实施例二按照实施例一的步骤将0.1克Cu(N03)2'H20和0.3克Co(N03)yH20浸渍到3.0克A1203 (8 12目)上，培烧制得催化剂2。实施例三按照实施例一的步骤将0.5克Cu(CH3COO)2'H2O、0.5克Co(CH3COO)3'4H20和0.0335 克Pd浸渍到10.0克Al203 (8 12目)上，培烧制得催化剂3。实施例四先将0.5克Cu(N03)4.H20按照实施例一的方法浸渍到10.0克A1203 (8 12目)上， 再将0.1克Co(N03VH20按照实施例一中所述的步骤浸渍上，制得催化剂4。实施例五将1.0克Cu(N03)4.H20按照实施例一的步骤浸渍到10.0克A1203 (8 12目)上制得 催化剂5。实施例六将2.0克Cu(N03)4'H20按照实施例一的步骤浸渍到10.0克A1203 (8 12目)上制得 催化剂6。实施例七将4.0克Cu(N03)2.H20按照实施例一的步骤浸渍到10.0克A1203 (8 12目)上制得催化剂7。实施例八将0.15克Mn(CH3COO)2、禾B 0.1克Zn(CH3COO)2按照实施例一的步骤浸渍到3.0克 A1203 (8 12目)上制得催化剂8。实施例九将0.15克Mn(CH3COO)2和0.035克Ru按照实施例一的步骤浸渍到4.0克A1203 (8 12目)上制得催化剂9。实施例十将0.1克Cu(N03)2fl20、 0.05克钼酸铵和0.2克Ni(N03)^H20按照实施例一的步骤浸 渍到4.0克Zr02上制得催化剂10。实施例十一将0.01克H2IrCl6、 0.005克RuCl3禾卩0.1克Cu(N03)2-H20按照实施例一的步骤浸渍到 2.0克Alz03 (8 12目)上制得催化剂ll。实施例十二采用如下图的分解装置来实现N20的高温分解，催化剂可以长期使用。阔1、 2和3 连接温度传感器，进行N20分解开始时，先通过加热炉丝将低温助催化剂层加热到催化分 解N20的温度时阀1和2打开，N20进入反应器开始分解，产生的热量可是高温主催化剂 层的温度达到催化N20分解的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备耐高温催化分解氧化亚氮（Ｎ↓［２］Ｏ）的催化剂的制备方法和一种氧化亚氮（Ｎ↓［２］Ｏ）分解反应器，其特征在于： （１）通过以下步骤制得：ａ、将选好的载体，进行清洁之后于１００～１４０℃干燥备用；ｂ、将载体置入旋转蒸发仪，在４０～８０℃时把配好的活性组分金属盐的溶液按比例吸入到旋转蒸发仪中混合；ｃ、混合搅拌１～６小时，之后通过减压蒸馏将溶剂除掉，得到固体颗粒；ｄ、所得的前体催化剂放到坩埚中，在空气气氛中进行培烧，培烧程序为，第一段在一个小时内升温到１００～２００℃，在此温度下保持１～６ｈ，之后继续升温，在２～６ｈ内升温到５００～８００℃，在这个温度范围内保持０．５～４ｈ，之后再在１～８ｈ内升温到１０００～１３００℃，再保持０．５～２ｈ，最后催化剂再自然状况下冷却；该催化剂能够经受氧化亚氮（Ｎ↓［２］Ｏ）分解所产生的１０００℃以上高温，冷却后低温依然对Ｎ↓［２］Ｏ有着很高的催化分解活性； （２）氧化亚氮（Ｎ↓［２］Ｏ）分解反应器，通过阀１、２和３连接温度传感器，进行Ｎ↓［２］Ｏ分解开始时，先通过加热炉丝将低温助催化剂层加热到催化分解Ｎ↓［２］Ｏ的温度时阀１和２打开，Ｎ↓［２］Ｏ进入反应器开始分解，产生的热量可是主催化剂层的温度达到催化Ｎ↓［２］Ｏ分解的活性温度，此时阀２和３通过温度传感器将阀２关闭同时将阀３打开，Ｎ↓［２］Ｏ气体将不再经过助催化剂层。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕高孟，张小明，罗淑文，雷骞，索继栓，
申请(专利权)人：中国科学院成都有机化学有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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