本发明专利技术公开一种用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂的制备方法及其产品和应用。该催化剂是Ni和Ba共修饰的Co3O4，其中Ni+Ba与Co的摩尔比为1：10‑1：20，Ni与Ba的摩尔比为1：1‑1：5。以尿素为沉淀剂，催化剂采用水热法制备，经过两步热处理得到本发明专利技术所述催化剂，其中尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为为2：1。该催化剂制备方法简单，对于氯乙烯催化燃烧具有活性高、副产物少、稳定性好等特点，特别适用于低温催化燃烧消除氯代挥发性有机物。
Preparation and Application of Nickel-Barium Co-Modified Cobalt Trioxide Catalyst for Low Temperature Catalytic Combustion of Vinyl Chloride
【技术实现步骤摘要】
用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂的制备及产品和应用
本专利技术属于催化环保
，具体涉及一种用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂的制备方法及其产品和应用。
技术介绍
氯乙烯（VC）由于其具有高毒性、高致癌性，2017年10月27日VC被国际癌症研究署列为第一类致癌物质，同时也被美国环保署列为一级致癌物质。其对自然生物和人体的危害巨大。因此，世界各国针对VC的排放制定了更加严格的环境法规，对VC的控制和排放提出了越来越高的要求。但VC作为重要的中间体，被广泛地应用于工业过程中，很难从源头实现完全控制。如何消除工业生产过程中VC污染物的排放是环境研究者们关心的重要问题。由于其高毒性和高致癌性，且易与空气形成爆炸混合物。目前全世界范围内关于氯乙烯催化燃烧的研究很少。催化燃烧由于操作温度低、消除污染物浓度宽、选择性高等特点，被认为是消除低浓度污染物最有效的方法之一。目前应用于氯乙烯催化燃烧中活性较好的催化剂是Ru/Co3O4催化剂，Guo等人（CN201710446994，RSCAdv.,2016,6,99577）研究了不同载体负载的贵金属钌催化剂上氯乙烯的催化燃烧性能，研究结果表明Ru/Co3O4催化剂对氯乙烯低温催化燃烧表现出了较高的活性和稳定性，其活性取决于Ru和Co3O4间的相互协同作用。如何在降低催化剂成本的前提下进一步提高钴基催化剂对于氯乙烯催化燃烧的活性是很多研究者们关心的问题。本专利技术通过向Co3O4晶格中引入Ba和Ni同时提高了催化活性并解决氯乙烯催化燃烧反应过程中的生产多氯代副产物的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，在现有研究基础上进一步提高钴基催化剂的活性，减少催化剂上多氯代副产物的生成，本专利技术目的在于提供一种用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂的制备方法。本专利技术的再一目的在于：提供一种上述方法制备的用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂产品。本专利技术的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。本专利技术目的通过下述方案实现：一种用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂的制备方法，以尿素为沉淀剂，催化剂采用水热法制备，经过两步热处理得到本专利技术所述催化剂，包括以下步骤：（1）称取2.16g尿素溶于40ml水中配制浓度为0.90mol/L的尿素水溶液；（2）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为（1：10）-（1：20），Ni与Ba的摩尔比为（1：1）-（1：5），计算六水合硝酸钴的量，称取一定质量的六水合硝酸钴；（3）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为1：（10-20）和Ni与Ba的摩尔比为1：（1-5），计算六水合硝酸镍的量，称取一定质量的六水合硝酸镍；（4）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为1：（10-20）和Ni与Ba的摩尔比为1：（1-5），计算硝酸钡的量，称取一定质量的硝酸钡；（5）将步骤（2）/（3）/（4）中称取的硝酸钴/硝酸镍和硝酸钡一起溶于40ml去离子水中，并于常温下搅拌0.5h，得到镍/钡/钴的混合溶液；（6）于搅拌的条件下，将步骤（1）中配制的尿素溶液逐滴滴加至步骤（5）中的混合溶液中并搅拌均匀；（7）将步骤（6）中的混合溶液转移至100ml水热釜中，于110-130℃水热6h;（8）得到的前驱体用去离子水洗涤3-5次后，继续用乙醇洗涤2-3次；（9）得到的前驱体于60℃条件下过夜干燥；（10）将干燥后的前驱体研磨均匀，于500-600℃焙烧2-4h得到所述的催化剂。本专利技术提供一种用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂，该催化剂采用权利要求1所述方法制备得到，该催化剂是Ni和Ba共修饰的Co3O4，其中Ni+Ba与Co的摩尔比为1：10-1：20，Ni与Ba的摩尔比为（1-5）：1，尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为为2：1。本专利技术提供一种镍钡共修饰四氧化三钴催化剂用于氯乙烯低温催化燃烧的应用。本专利技术中所述催化剂及其制备方法相较于现有催化剂其特点在于：（1）该催化剂采用Ni和Ba共修饰的Co3O4，一方面提高了催化氧化活性，另一方面减少多氯代副产物的生成；(2)本专利技术催化剂用过渡金属替代贵金属，降低了催化剂成本。具体实施方式对比例1一种用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂的制备方法，步骤如下：（1）称取2.16g尿素溶于40ml水中配制浓度为0.90mol/L的尿素水溶液；（2）称取5.24g六水合硝酸钴溶于40ml水中配制浓度为0.45mol/L的硝酸钴水溶液，并于常温下搅拌0.5h；（3）于搅拌的条件下，将步骤（1）中配制的尿素溶液逐滴滴加至步骤（2）中的硝酸钴溶液中并搅拌均匀；（4）将步骤（3）中的混合溶液转移至100ml水热釜中，于110oC-130oC水热6h;（5）得到的前驱体用去离子水洗涤3-5次后，继续用乙醇洗涤2-3次；（6）得到的前驱体于60oC条件下过夜干燥；（7）将干燥后的前驱体研磨均匀，于500oC焙烧4h得到本专利技术所述的催化剂，记作Co3O4；实施例2一种用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂，以尿素为沉淀剂，催化剂采用水热法制备，经过两步热处理得到本专利技术所述催化剂，按如下步骤制备：（1）称取2.16g尿素溶于40ml水中配制浓度为0.90mol/L的尿素水溶液；（2）称取4.76g六水合硝酸钴；（3）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为（1：10）-（1：20），Ni与Ba的摩尔比为（1：1）-（1：5），称取0.24g六水合硝酸镍；（4）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为1：（10-20）和Ni与Ba的摩尔比为1：（1-5），计算硝酸钡的量，称取0.21g硝酸钡；（5）将步骤（2）/（3）/（4）中称取的硝酸钴/硝酸镍和硝酸钡一起溶于40ml去离子水中，并于常温下搅拌0.5h，得到镍/钡/钴的混合溶液；（6）于搅拌的条件下，将步骤（1）中配制的尿素溶液逐滴滴加至步骤（5）中的混合溶液中并搅拌均匀；（7）将步骤（6）中的混合溶液转移至100ml水热釜中，于110℃水热反应6h；（8）得到的前驱体用去离子水洗涤5次后，继续用乙醇洗涤3次；（9）得到的前驱体于60℃条件下过夜干燥；（10）将干燥后的前驱体研磨均匀，于500℃焙烧4h得到本专利技术所述的催化剂，记作Co10(Ni1Ba1)。实施例3一种用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂，按如下步骤制备：（1）称取2.16g尿素溶于40ml水中配制浓度为0.90mol/L的尿素水溶液；（2）称取4.99g六水合硝酸钴；（3）称取0.12g六水合硝酸镍；（4）称取0.11g硝酸钡；（5）将步骤（2）/（3）/（4）中称取的硝酸钴/硝酸镍和硝酸钡一起溶于40ml去离子水中，并于常温下搅拌0.5h，得到镍/钡/钴的混合溶液；（6）于搅拌的条件下，将步骤（1）中配制的尿素溶液逐滴滴加至步骤（5）中的混本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂的制备方法，其特征在于以尿素为沉淀剂，催化剂采用水热法制备，经过两步热处理得到本专利技术所述催化剂，包括以下步骤：（1）称取2.16g尿素溶于40ml水中配制浓度为0.90mol/L的尿素水溶液；（2）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为（1： 10）‑（1：20），Ni与Ba的摩尔比为（1：1）‑（1：5），计算六水合硝酸钴的量，称取一定质量的六水合硝酸钴；（3）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为1：（10‑20）和Ni与Ba的摩尔比为1：（1‑5），计算六水合硝酸镍的量，称取一定质量的六水合硝酸镍；（4）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为1：（10‑20）和Ni与Ba的摩尔比为1：（1‑5），计算硝酸钡的量，称取一定质量的硝酸钡；（5）将步骤（2）/（3）/（4）中称取的硝酸钴/硝酸镍和硝酸钡一起溶于40ml去离子水中，并于常温下搅拌0.5h，得到镍/钡/钴的混合溶液；（6）于搅拌的条件下，将步骤（1）中配制的尿素溶液逐滴滴加至步骤（5）中的混合溶液中并搅拌均匀；（7）将步骤（6）中的混合溶液转移至100ml水热釜中，于110 ‑130℃水热6h;（8）得到的前驱体用去离子水洗涤3‑5次后，继续用乙醇洗涤2‑3次；（9）得到的前驱体于60℃条件下过夜干燥；（10）将干燥后的前驱体研磨均匀，于500‑600℃焙烧2‑4h得到所述的催化剂。...
【技术特征摘要】
1.一种用于氯乙烯低温催化燃烧的镍钡共修饰四氧化三钴催化剂的制备方法，其特征在于以尿素为沉淀剂，催化剂采用水热法制备，经过两步热处理得到本发明所述催化剂，包括以下步骤：（1）称取2.16g尿素溶于40ml水中配制浓度为0.90mol/L的尿素水溶液；（2）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为（1：10）-（1：20），Ni与Ba的摩尔比为（1：1）-（1：5），计算六水合硝酸钴的量，称取一定质量的六水合硝酸钴；（3）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为1：（10-20）和Ni与Ba的摩尔比为1：（1-5），计算六水合硝酸镍的量，称取一定质量的六水合硝酸镍；（4）根据尿素与总金属离子（Co+Ni+Ba）的摩尔量之比为2：1，Ni+Ba与Co的摩尔比为1：（10-20）和Ni与Ba的摩尔比为1：（1-5），计算硝酸钡的量，称取一定质量的硝酸钡；（5）将步...
【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，蔡婷，袁静，刘喆，赵昆峰，徐荣，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31
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