高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂制造技术

本发明专利技术属于催化技术领域，涉及一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂，包含催化剂制备方法与催化剂产品特征；其中催化剂制备方法使用如下原料：铝前体、铁前体、锰前体、第一添加物、第二添加物、酸溶液、支撑性材料；使用整体式催化剂成型模具；包含以下步骤：一、制备成型前体；二、填装包裹体；三、对包裹体施加压力；四、成型块体的程序焙烧。由上述制备方法得到的催化剂产品具备以下特征：单个催化剂块体的质量较大；催化剂的总体比表面积较大；催化剂的铁、锰元素总质量含量可达0.6~20%；催化剂的X‑射线衍射峰只包含氧化铝的谱学特征，而不含与铁组分或者锰组分相关的谱学特征。催化剂产品的机械强度较高。

High specific surface area enhanced Monolithic Alumina Supported Fe Mn two catalyst

The invention belongs to the technical field of catalysis, relates to a high surface area enhanced Monolithic Alumina Supported iron manganese catalyst two yuan, including catalyst preparation method and catalyst product features; the preparation method of the catalyst using the following raw materials: Aluminum precursor, iron precursor and manganese precursors, the first second additives, additives, acid solution supporting material; use of monolithic catalyst molding; comprises the following steps: firstly, preparing before forming; two, filling inclusion; three, putting pressure on the inclusion; four, blocks the roasting procedure. The catalyst product obtained by the preparation method has the following characteristics: high quality of single block catalyst catalyst; the specific surface area is larger; the total mass content of iron and manganese can reach 0.6~20% catalyst; X X-ray diffraction peak catalyst contains only the spectral characteristics of alumina and iron, but does not contain components or manganese component related spectral characteristics. The mechanical strength of the catalyst products is higher.

【技术实现步骤摘要】
高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂
本专利技术属于催化
，涉及一种整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂，具体地，涉及一种将铁锰二元前体、支撑性材料与氧化铝前体泥坯一次成型为具有高比表面积的增强型整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂产品及其制备方法。
技术介绍
催化剂是催化过程的核心科学与技术问题。工业中常用的固体催化剂可分为颗粒或粉末状催化剂、整体式催化剂以及具有特定形状的催化剂，这其中以颗粒或粉末状催化剂最为常见。负载型催化剂尤其常见于颗粒或粉末状，这是由于负载型催化剂的载体多是一些多孔性的物质，如氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛等，多以粉末或颗粒状存在。然而整体式催化剂相对于粉末或颗粒状催化剂而言具有一些自身的优势，但是目前其应用面不如后者广泛。其主要原因是，整体式催化剂发展历史相对较短，制备工艺相对较复杂，技术路线不多。铁（Fe）基催化剂与锰（Mn）基催化剂都是工业生产中常见的催化剂类型。两种催化活性组分结合使用形成二元活性组分，原则上可以将不同金属组分的不同催化功能综合起来，可能会起到双功能催化作用。铁-锰复合催化剂可用于催化有机污染物的高级氧化。原理上，高价态的锰组分可以将有机物氧化，同时自身还原成低价态锰组分；而铁组分对于常用氧化剂过氧化氢具有催化分解的活性，其使用有利于产生自由氧原子；自由氧原子可以将低价态锰组分氧化成高价态锰组分，同时完成一个催化循环。因此综合看来，开发整体式负载型铁锰二元催化剂的制备方法与相关产品具有重要的潜在应用价值。专利CN102407130A公开了一种Co、Mn、Ce复合氧化物负载在蜂窝状陶瓷上的整体式催化剂。该专利技术先制备CeO2涂层，并通过浸渍法将Co、Mn两种组分附着于CeO2涂层中；而后将Co、Mn、CeO2涂层涂在蜂窝状陶瓷上。该专利技术没有相关整体式催化剂比表面积的具体信息，但是可以推测，由于常用的蜂窝状陶瓷的比表面积较低，因此整个催化剂比表面积将受到较大限制。中国科学院成都有机所报道的文献【张志强等，用于苯催化燃烧的CuMnCeZr/Al-Ti整体式催化剂的制备与表征，石油化工，2010，39卷，10期，1157-1161页】提供了一种含Mn的氧化铝负载型多元金属组分整体式催化剂制备方法。该制备方法的技术路线是先通过浸渍法制备氧化铝负载Cu、Mn、Ce、Zr四组分催化剂粉末，而后经过球磨分散与水中制成浆，并将浆涂在堇青石载体上。类似上述专利技术专利，该报道没有相关整体式催化剂比表面积的具体信息。从原理上可以推测，由于堇青石比表面积较低，因此整个催化剂比表面积也将受到较大限制。显然，对于整体式负载型催化剂的制备工艺而言，本领域还存在这改进制备方法的技术需求，尤其是对制备高比表面积、良好机械强度、高金属组分分散度、多活性组分、低操作成本工艺方法的需求。
技术实现思路
本专利技术提出了一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂及其制备方法，其技术路线是，先制作含氧化铝前体、铁前体与锰前体的混合泥坯，再通过添加支撑性材料得到前体与支撑性材料的包裹体，而后通过成型模具压缩成型，再经过精细程序焙烧得到产品的技术路线。通过该技术路线可以得到高比表面积、微观上具备纳米级孔道、高机械强度的整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂；同时该制备方法无须昂贵设备、原料来源简单、环境较友好、操作安全、成本较低。实现上述技术路线的具体技术方案是：一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂，包含催化剂制备方法与催化剂产品特征；其中催化剂制备方法使用如下原料：铝前体：是氢氧化铝、拟薄水铝石的一种，或者上述物质任意比例的混合物；铁前体：是氯化亚铁、氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁、硫酸亚铁、硫酸铁、醋酸亚铁、醋酸铁、碳酸亚铁、碳酸铁、氢氧化铁、草酸亚铁、草酸铁、乙酰丙酮铁、二茂铁、甲基二茂铁、乙基二茂铁、乙二胺四乙酸-铁络合物中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；锰前体：是硫酸锰、氯化锰、硝酸锰、碳酸锰、乙酰丙酮锰、乙二胺四乙酸钠锰、乙二胺四乙酸锰、草酸锰中的一种，或者上述物质以任意比例混合的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、半乳甘露聚糖中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0~4.0的范围内；支撑性材料：金属丝、金属条、金属片、金属网或者碳纤维中的一种，或者上述类型材料以任意比例组合使用；其中金属的材质是铁锰二元、不锈钢、铁锰二元、铬、铁锰二元、锌、铝、钛、锰中的一种或者基于上述材质的合金材料；金属材质种类可以是上述材质的一种，或者多种以任意比例组合使用；对于金属丝、金属条或者碳纤维，其伸直长度不小于1cm；对于金属片或者金属网而言，其外围轮廓投影面积不小于0.1cm2。上述催化剂制备方法，使用整体式催化剂成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴线方向放入。上述催化剂制备方法，通过上述原料以及整体式催化剂成型模具，其制备方法包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、填装包裹体；步骤三、对包裹体施加压力；步骤四、成型块体的程序焙烧。上述四个步骤的具体方法如下：步骤一、制备成型前体；具体方法如下：取一定质量的铝前体、铁前体、锰前体、第一添加物、第二添加物；其中铁前体中含铁元素的摩尔数与铝前体中含铝元素的摩尔数之比为0.003~0.12；锰前体中含锰元素的摩尔数与铝前体中含铝元素的摩尔数之比为0.003~0.12；铁前体与锰前体中铁元素与锰元素的总摩尔数与铝前体中含铝元素的摩尔数之比小于0.18；第一添加物的质量是铝前体质量的0.01~0.1倍；第二添加物的质量是铝前体质量的0~0.2倍；五种物质均匀混合，得到混合粉末；而后将酸溶液缓慢倒入混合粉末，形成面团状混合物，其中酸溶液的质量是铝前体质量的0.5~1.3倍；通过手或者挤条机对面团状混合物进行混捏，使得其中的铝前体、第一添加物、第二添加物、酸溶液进一步均匀混合，形成一个泥坯，泥坯上没有明显的液滴；由上述混合物混捏得到的泥坯称为成型前体。步骤二、填装包裹体；具体方法如下：取一定质量的步骤一所述成型前体，其质量在2~400g范围内；取一定质量的支撑性材料，其质量是成型前体质量的0.01~0.6倍；将成型前体与支撑性材料一起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂，包含催化剂制备方法与催化剂产品特征，其特征在于，其中催化剂制备方法使用如下原料：铝前体：是氢氧化铝、拟薄水铝石的一种，或者上述物质任意比例的混合物；铁前体：是氯化亚铁、氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁、硫酸亚铁、硫酸铁、醋酸亚铁、醋酸铁、碳酸亚铁、碳酸铁、氢氧化铁、草酸亚铁、草酸铁、乙酰丙酮铁、二茂铁、甲基二茂铁、乙基二茂铁、乙二胺四乙酸‑铁络合物中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；锰前体：是硫酸锰、氯化锰、硝酸锰、碳酸锰、乙酰丙酮锰、乙二胺四乙酸钠锰、乙二胺四乙酸锰、草酸锰中的一种，或者上述物质以任意比例混合的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、半乳甘露聚糖中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0 ~ 4.0的范围内；支撑性材料：金属丝、金属条、金属片、金属网或者碳纤维中的一种，或者上述类型材料以任意比例组合使用；其中金属的材质是铁锰二元、不锈钢、铁锰二元、铬、铁锰二元、锌、铝、钛、锰中的一种或者基于上述材质的合金材料；金属材质种类可以是上述材质的一种，或者多种以任意比例组合使用；对于金属丝、金属条或者碳纤维，其伸直长度不小于1 cm；对于金属片或者金属网而言，其外围轮廓投影面积不小于0.1 cm...

【技术特征摘要】
1.一种高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂，包含催化剂制备方法与催化剂产品特征，其特征在于，其中催化剂制备方法使用如下原料：铝前体：是氢氧化铝、拟薄水铝石的一种，或者上述物质任意比例的混合物；铁前体：是氯化亚铁、氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁、硫酸亚铁、硫酸铁、醋酸亚铁、醋酸铁、碳酸亚铁、碳酸铁、氢氧化铁、草酸亚铁、草酸铁、乙酰丙酮铁、二茂铁、甲基二茂铁、乙基二茂铁、乙二胺四乙酸-铁络合物中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；锰前体：是硫酸锰、氯化锰、硝酸锰、碳酸锰、乙酰丙酮锰、乙二胺四乙酸钠锰、乙二胺四乙酸锰、草酸锰中的一种，或者上述物质以任意比例混合的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、半乳甘露聚糖中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0~4.0的范围内；支撑性材料：金属丝、金属条、金属片、金属网或者碳纤维中的一种，或者上述类型材料以任意比例组合使用；其中金属的材质是铁锰二元、不锈钢、铁锰二元、铬、铁锰二元、锌、铝、钛、锰中的一种或者基于上述材质的合金材料；金属材质种类可以是上述材质的一种，或者多种以任意比例组合使用；对于金属丝、金属条或者碳纤维，其伸直长度不小于1cm；对于金属片或者金属网而言，其外围轮廓投影面积不小于0.1cm2；上述催化剂制备方法，使用整体式催化剂成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴线方向放入；上述催化剂制备方法，通过上述原料以及整体式催化剂成型模具，其制备方法包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、填装包裹体；步骤三、对包裹体施加压力；步骤四、成型块体的程序焙烧。2.根据权利要求1所述的高比表面积增强型整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂，其特征在于，其制备方法中的步骤一（制备成型前体）的具体方法如下：取一定质量的铝前体、铁前体、锰前体、第一添加物、第二添加物；其中铁前体中含铁元素的摩尔数与铝前体中含铝元素的摩尔数之比为0.003~0.12；锰前体中含锰元素的摩尔数与铝前体中含铝元素的摩尔数之比为0.003~0.12；铁前体与锰前体中铁元素与锰元素的总摩尔数与铝前体中含铝元素的摩尔数之比小于0.18；第一添加物的质量是铝前体质量的0.01~0.1倍；第二添加物的质量是铝前体质量的0~0.2倍；五种物质均匀混合，得到混合粉末；而后将酸溶液缓慢倒入混合粉末，形成面团状混合物，其中酸溶液的质量是铝前体质量的0.5~1.3倍；通过手或者挤条机对面团状混合物进行混捏，使得其中的铝前体、第一添加物、第二添加物、酸溶液进一步均匀混合，形成一个泥坯，泥坯上没有明显的液滴；由上述混合物混捏得到的泥坯称为成型前体。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：平潭自贸区金瑜环保材料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35