一种高效催化分解N2O的负载型催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种高效催化分解N2O的负载型催化剂及其制备方法与应用，该负载型催化剂由5～15wt％的CuO、5～15wt％的Y2O3、0.5～10wt％的助剂以及余量的拟薄水铝石焙烧的γ‑Al2O3载体构成，并且助剂以及作为活性组分的CuO和Y2O3负载在拟薄水铝石焙烧的γ‑Al2O3载体上。其制备方法是先采用等体积浸渍法将拟薄水铝石焙烧的γ‑Al2O3载体放入含有硝酸铜、硝酸钇的前驱体溶液中进行浸渍，再经过干燥、焙烧、压片筛分后即可制得。该负载型催化剂可用于在400～500℃催化分解N2O。本发明专利技术活性组分的负载量少但分解效率高，而且在氧气和水蒸气存在下依然能保持较高的催化活性，制备方法简单，催化成本低，不会产生二次污染。

A highly efficient catalytic decomposition of N2O supported catalyst and its preparation and Application

The present invention discloses a highly efficient supported catalyst for catalytic decomposition of N2O and its preparation method and application. The supported catalyst consists of 5-15wt% CuO, 5-15wt% Y2O3, 0.5-10wt% additives and residual pseudo-boehmite calcined gamma_Al2O3 support, and additives as well as CO and Y2O3 as active components. It is carried on the gamma ray Al2O3 carrier for roasting of pseudo boehmite. The preparation method is that the pseudo-boehmite calcined gamma_Al2O3 carrier is first impregnated in the precursor solution containing copper nitrate and yttrium nitrate by isovolumetric impregnation method, and then dried, roasted and screened by pressing. The supported catalyst can be used for catalytic decomposition of N2O at 400~500 OC. The active component of the invention has small load but high decomposition efficiency, and can still maintain high catalytic activity in the presence of oxygen and steam. The preparation method is simple, the catalytic cost is low, and the secondary pollution is not produced.

【技术实现步骤摘要】
一种高效催化分解N2O的负载型催化剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及负载型复合金属氧化物催化剂领域，尤其涉及一种高效催化分解N2O的负载型催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
己二酸和硝酸是化工领域中的两种重要原料，但在己二酸厂和硝酸厂所排放的尾气中大多含有较高浓度的N2O。而N2O是一种严重的温室效应气体，并且对平流层中臭氧层具有严重地破坏作用。据统计，己二酸厂和硝酸厂每年排放的N2O的量约占全球N2O排放量的5％～10％，因此对己二酸厂及硝酸厂的尾气进行N2O减排工作刻不容缓。目前，工业上减排尾气中的N2O主要有三种方法：①高温分解法：将N2O和可燃性气体一起送入焚烧装置，并在800～1200℃下利用N2O的助燃性，将其分解排放。②催化还原法：在催化剂的作用下，利用还原剂，将N2O有选择地分解排放。③催化分解法：在一定温度下，利用催化剂，直接将N2O催化分解成N2和O2。其中，催化分解法具有工艺简单、成本低、分解效率高、无二次污染等优点，因此成为工业尾气N2O减排的研究热点。催化分解法减排工业尾气N2O的技术核心是催化分解N2O催化剂的开发。在早期大多使用贵金属催化剂来催化分解N2O，虽具有较高的分解活性，但是成本极高，而且抗水抗毒性差，因此这阻碍了贵金属催化剂应用于工业尾气N2O的大面积治理。近几年来，复合金属氧化物催化剂在催化分解N2O上表现出更好的特性，尤其是负载型复合金属氧化物催化剂，不仅极大地降低了催化剂的成本，而且复合金属氧化物之间的相互作用，使得催化剂的低温活性更高，还具备了一定的抗水抗氧抗毒害能力，因此负载型复合金属氧化物催化剂成为本领域的研究热点。但是现有的负载型复合金属氧化物催化剂，需要负载大量活性组分才能具有相当于贵金属催化剂的催化分解效率，而且在氧气和水蒸气存在下催化活性较差，制备方法比较复杂、容易造成二次污染。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足之处，本专利技术提供了一种高效催化分解N2O的负载型催化剂及其制备方法与应用，活性组分的负载量少但分解效率高，而且在氧气和水蒸气存在下依然能保持较高的催化活性，制备方法简单，催化成本低，不会产生二次污染，十分适用于工业尾气N2O的脱除。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种高效催化分解N2O的负载型催化剂，由5～15wt％的CuO、5～15wt％的Y2O3、0.5～10wt％的助剂以及余量的拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体构成，并且助剂以及作为活性组分的CuO和Y2O3负载在拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体上。优选地，所述的助剂为Ce、Mg、Mn、Fe中至少一种的氧化物。优选地，所述拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体是采用P-DF-03普通拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体，并且比表面积为150～300m2/g。一种高效催化分解N2O的负载型催化剂的制备方法，包括：步骤A、将拟薄水铝石放入马弗炉中，以5℃/min升温至200℃并恒温2h，再以5℃/min升温至550℃并焙烧4h，从而得到拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体；步骤B、按照每5g所述拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体使用0.76～2.27g硝酸铜、0.84～2.54g硝酸钇、0～1.50g助剂和3～5mL去离子水的比例，将硝酸铜、硝酸钇、助剂均加入到去离子水中，溶解并混合均匀，得到前驱体溶液；然后将所述拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体加入到所述前驱体溶液中，搅拌混合均匀，再放至30～50℃的恒温水浴锅中浸渍6～8h，从而得到浸渍后的前体；步骤C、将所述浸渍后的前体放至干燥箱中，以80～110℃干燥10～12h，从而得到干燥后的前体；步骤D、将所述干燥后的前体放至马弗炉中，以5℃/min升温至200℃并恒温2h，再以5℃/min升温至400～600℃并焙烧4h，从而得到焙烧后催化剂粉末；步骤E、将所述焙烧后催化剂粉末放入压片机进行压片，再进行研磨筛分，从而得到成品的上述的高效催化分解N2O的负载型催化剂。优选地，所述的助剂为Ce、Mg、Mn、Fe中至少一种的氧化物。优选地，所述拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体是P-DF-03普通拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体，并且比表面积为150～300m2/g。优选地，成品的所述高效催化分解N2O的负载型催化剂的粒度为20～40目。一种高效催化分解N2O的负载型催化剂的应用，将上述的高效催化分解N2O的负载型催化剂用于在400～500℃催化分解N2O。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术提供的高效催化分解N2O的负载型催化剂是先采用等体积浸渍法按照特定比例将拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体放入含有硝酸铜、硝酸钇的前驱体溶液中进行浸渍，再经过干燥、焙烧、压片筛分即可将助剂以及作为活性组分的CuO和Y2O3负载在拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体上，形成负载型催化剂。本专利技术提供的高效催化分解N2O的负载型催化剂中活性组分的负载量少但分解效率高，可在400～500℃将工业尾气中的N2O有效催化分解至N2和O2，而且在氧气和水蒸气存在下依然能保持较高的催化活性，制备方法简单，催化成本低，不会产生二次污染，适用于对己二酸厂和硝酸厂的尾气中的N2O进行脱除。具体实施方式下面对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面对本专利技术提供的高效催化分解N2O的负载型催化剂及其制备方法与应用进行详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。一种高效催化分解N2O的负载型催化剂，由5～15wt％的CuO、5～15wt％的Y2O3、0.5～10wt％的助剂以及余量的拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体构成，并且助剂以及作为活性组分的CuO和Y2O3负载在拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体上。其中，所述的助剂为Ce、Mg、Mn、Fe中至少一种的氧化物。所述拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体是采用P-DF-03普通拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体，并且比表面积最好为150～300m2/g。具体地，该高效催化分解N2O的负载型催化剂的制备方法可包括以下步骤：步骤A、载体制备：将拟薄水铝石放入马弗炉中，以5℃/min升温至200℃并恒温2h，再以5℃/min升温至550℃并焙烧4h，从而得到拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体。其中，所述拟薄水铝石最好采用P-DF-03普通拟薄水铝石。步骤B、前驱体溶液配制及浸渍：按照每5g所述拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体使用0.76～2.27g硝酸铜、0.84～2.54g硝酸钇、0～1.50g助剂和3～5mL去离子水的比例，将硝酸铜、硝酸钇、助剂均加入到去离子水中，溶解并混合均匀，得到前驱体溶液；然后将所述拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体加入到所述前驱体溶液中，搅拌混合均匀，再放至30～50℃的恒温水浴锅中浸渍6～8h，从而得到浸渍后的前体。步骤C、干燥：将所述浸渍后的前体放至干燥箱中，以80～110℃干燥10～12h，从而得到干燥后的前体。步骤D、焙烧：将所述干燥后的前体放至马弗炉中，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效催化分解N2O的负载型催化剂，其特征在于，由5～15wt％的CuO、5～15wt％的Y2O3、0.5～10wt％的助剂以及余量的拟薄水铝石焙烧的γ‑Al2O3载体构成，并且助剂以及作为活性组分的CuO和Y2O3负载在拟薄水铝石焙烧的γ‑Al2O3载体上。

【技术特征摘要】
1.一种高效催化分解N2O的负载型催化剂，其特征在于，由5～15wt％的CuO、5～15wt％的Y2O3、0.5～10wt％的助剂以及余量的拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体构成，并且助剂以及作为活性组分的CuO和Y2O3负载在拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体上。2.根据权利要求1所述的高效催化分解N2O的负载型催化剂，其特征在于，所述的助剂为Ce、Mg、Mn、Fe中至少一种的氧化物。3.根据权利要求1或2所述的高效催化分解N2O的负载型催化剂，其特征在于，所述拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体是采用P-DF-03普通拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体，并且比表面积为150～300m2/g。4.一种高效催化分解N2O的负载型催化剂的制备方法，其特征在于，包括：步骤A、将拟薄水铝石放入马弗炉中，以5℃/min升温至200℃并恒温2h，再以5℃/min升温至550℃并焙烧4h，从而得到拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体；步骤B、按照每5g所述拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体使用0.76～2.27g硝酸铜、0.84～2.54g硝酸钇、0～1.50g助剂和3～5mL去离子水的比例，将硝酸铜、硝酸钇、助剂均加入到去离子水中，溶解并混合均匀，得到前驱体溶液；然后将所述拟薄水铝石焙烧的γ-Al2O3载体加入到所述前驱体溶液中，搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永吉，仇杨君，黄思齐，王新承，李翠清，王虹，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11