用于生产铜镍/γ氧化铝催化剂的氨沉积沉淀工艺、所述催化剂及其在转化废气中的用途制造技术

一种用于制备催化剂的方法，其包含以下步骤：将所需量的硝酸铜和硝酸镍溶解于去离子水中，以提供低于0.30摩尔的所需比例的硝酸铜和硝酸镍共同的水溶液；以为了实现Cu

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产铜镍/γ氧化铝催化剂的氨沉积沉淀工艺、所述催化剂及其在转化废气中的用途
本专利技术涉及一种用于生产催化剂的工艺、一种催化剂或催化剂混合物、通过该工艺可获得的催化剂或催化剂混合物中的每个催化剂以及所述催化剂或催化剂混合物用于转化废气的用途。
技术介绍
在三效催化剂(TWC)中，必需同时实现CO和未燃烧的烃的氧化以及NO的还原。并且，NO应被选择性还原成氮。G.Ertl等人在2008年《非均相催化手册(HandbookofHeterogeneousCatalysis)》第二版(Wiley-VCH)第2237-2331页中，确定了铜基非均相催化剂作为潜在的候选材料，取代Pd和Pt用于车辆上CO和烃的氧化。X.Guo等人在2009年《催化剂快报(CatalysisLetters)》第132(1-2)卷第22-27页中，公开了通过简单的氨驱动沉积沉淀法成功合成具有高铜分散度的高铜含量介孔Cu/SBA-15催化剂。通过各种表征方法，如BET、XRD、SEM、TEM和TPR，对这些Cu/SBA-15催化剂的物理化学性质进行了研究。这些催化剂的催化活性是在气相固定床的条件下以高时空产率将草酸二甲酯(DMO)氢化为乙二醇(EG)而确定的。结果表明，高铜含量的Cu/SBA-15催化剂仍具有高的比表面积、合适的孔体积和介孔结构，并且该催化剂与通过浸渍法制备的催化剂相比显示出高得多的活性。Q.Xin等人在2016年《催化剂(Catalysts)》第6卷第164～178页中，报道了由乙酰丙酮铜(acac)络合物Cu(acac)2通过分子设计分散(MDD)法和Cu2+/NH3摩尔比为1/6的氨驱动沉积沉淀(ADP)法制备的负载有10重量％的铜的CuO/SBA-15催化剂的制备，并表明用ADP法制备的催化剂对于CO和烃(丙烯、丙烷和甲烷)的催化氧化性能与市售的金属负载的三效催化剂相似，而用MDD法制备的催化剂对于CO和烃(丙烯、丙烷和甲烷)的催化氧化性能则明显较差，见该文献的表2，转载如下：表2.ADP、MDD和三效催化剂(TWC)对于每个组分的起燃温度(T50)和最大转化率(Cmax)X.Guo等人在2009年《催化剂快报(CatalysisLetters)》第132(1-2)卷第22-27页中公开了ADP法的使用、改良和修改。X射线光电子能谱(XPS)光谱表明了在ADP和MDD催化剂表面上存在Cu2+，位于933.5～936.0eV的Cu2p3/2信号可以去卷积为中心分别位于933.7和935.9eV的两个峰。结合能(BE)更低的峰归因于分布在表面上的CuO种类，其在MDD样品中占优势，在ADP样品中相对较弱，而BE更高的峰可能由铜羟基的形成或相邻Si-O键的相互作用(即强的金属载体间相互作用)所导致。H2-TPR(程序升温还原)分析显示，ADP样品的主要还原发生在270℃，这比MDD样品的还原高出55℃，该更高的还原温度表明金属的还原需要更高的能量，这是由强的金属载体间相互作用所导致的，如XPS结果所证实。此外，G.Perin等人在2017年《应用催化B：环境(AppliedCatalysisB：Environmental)》第209卷第214-227页中报道了多种CuO/LaNiO3型纳米复合材料的开发，其作为不含贵金属的催化剂用于TWC中，该纳米复合材料通过在镍酸镧上沉积氧化铜而获得，而承载的钙钛矿通过柠檬酸盐途径制备；相反，铜是通过创新的方法沉积的：针对钙钛矿上的沉积而优化的氨驱动沉积沉淀法(ADP)，纳米复合材料的开发基于LaNiO3在氧化和重整反应中以及铜在还原反应中的催化活性，因此将纳米复合材料用于在活性载体(LaNiO3)上沉积高分散的活性种类(CuO)，目的是建立催化功能。在富条件下可以实现NO的完全还原；而通常在低于化学计量比的O2下发生的产生CO和H2的烃重整反应较少得到支持，从而保留了NO还原的活性。此外，Q.Xin等人在2018年《应用催化B：环境(AppliedCatalysisB：Environmental)》第223卷第103-115页(2017年3月29日在线发表)中报道了使用湿浸渍法(CS-WI)和改良的Cu2+/NH3摩尔比分别为1/3(CS-13)、1/4(CS-14)和1/6(CS-16)的氨驱动沉积沉淀法(ADP)制备的负载有10重量％的铜的CuO/SBA-15催化剂对于CO和烃(丙烯、丙烷和甲烷)的催化氧化性能。使用湿浸渍法(CS-WI)制备的催化剂在化学计量的进料混合物中表现出的催化氧化性能显著低于使用ADP方法制备的催化剂和市售的载有贵金属的三效催化剂；并且在用ADP法制备的催化剂中，以Cu2+/NH3摩尔比为1/3(CS-13)制备的催化剂表现出与市售的载有贵金属的三效催化剂最相似的性能，见该文献的表5，转载如下：表5.活性测试：催化剂对于每个组分的起燃温度(T50)和最大转化率该文献报道的XPS光谱中的Cu2p3/2信号主要由位于933.5-934.0eV和935.9-936.1eV的两个峰构成(汇总于下表)，其分别归因于以CuO形式存在的材料表面上的Cu2+种类、以及与载体基质相互作用的CuO种类，与载体基质相互作用的CuO种类的相对贡献随Cu2+：NH3摩尔比的增加而增加。该工作的主要发现在于，尽管在CuO分散相当的情况下，更高的Cu2+/NH3摩尔比仍可以带来更长的催化寿命。XRD、H2-TPR和TEM证明，CS-16上接枝的CuO以主导地位存在会带来材料热稳定性的显著改善；以及在催化耐久测试中作为时间运行的函数。在700℃下运行8小时后，以1/6的Cu2+/NH3比制备的CuO/SBA-15表现出优异活性的保持，而WI(湿浸渍法)样品则观察到活性大幅度的下降。NEXT-GEN-CAT报告总结，项目ID：280890，资金来源：FP7-NMP，可在http://cordis.europa.eu/result/rcn/189188_en.html上获得，日期为2016年9月15日，描述了下一代开发的具有成本效率的汽车催化剂的研究，其目标是使用过渡金属来制备和优化各种类型的载体、助催化剂(CeO2，CeO2-ZrO2，Al2O3)和活性相(钙钛矿和金属纳米颗粒)，以部分替代涉及载体的制备、活性相的制备、高效催化剂的制备以及各种过渡金属的评价的汽车领域中所用催化剂中的铂族金属。据报道，氨驱动沉积沉淀(ADP)法已从SBA-15成功转移到市售载体上，例如γ氧化铝，并且据报道，使用ADP法制备的负载有Cu/Ni的γ氧化铝显示出优异的CO和烃(丙烷和丙烯)的催化转化(氧化)，在较高的镍含量下，甲烷和丙烷的转化增加。虽然铜掺杂的SBA-15催化剂实现了良好的催化氧化结果，但是SBA-15不是最佳的载体选择，因为它的水热稳定性低。因此，需要具有替代的更稳定的载体的催化氧化催化剂。然而，载体的改变意味着化学环境的改变、孔尺寸和孔特性以及其他特征的改变，其从SBA-15的铜掺杂所实现的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备催化剂的方法，其包含以下步骤：将所需量的硝酸铜和硝酸镍溶解于去离子水中，以提供低于0.30摩尔的所需比例的硝酸铜和硝酸镍共同的水溶液；以为了实现Cu

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181026 EP 18202982.71.一种用于制备催化剂的方法，其包含以下步骤：将所需量的硝酸铜和硝酸镍溶解于去离子水中，以提供低于0.30摩尔的所需比例的硝酸铜和硝酸镍共同的水溶液；以为了实现Cu2+相对氨的1：6的摩尔比和Ni2+相对氨的1：6的摩尔比所需量的六至十倍的量添加浓氨水溶液，以提供氨溶液；用镍相对铜的重量比为1：5～2：1的1～30重量/重量％的铜和镍负载γ氧化铝，通过将所需量的γ氧化铝悬浮在所述氨溶液中以实现所需的铜和镍的负载量；在室温下将所得的γ氧化铝悬浮液搅拌至少4h；然后挥发性组分在环境条件下蒸发，留下干燥的负载的γ氧化铝，在至少260℃的温度下以恒定的加热速率将其煅烧至少30分钟。


2.如权利要求1所述的方法，其中，加热速率为1℃/分钟。


3.如权利要求1或2所述的方法，其中，硝酸铜和硝酸镍在水溶液中的浓度总共大于0.005摩尔；或总共大于0.01摩尔；或总共大于0.02摩尔。


4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，相对于γ氧化铝，铜的负载量为2～25重量/重量％或3～22重量/重量％，如果完全沉积于其上。


5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，镍相对铜的重量比为1：4～1.5：1；或1：3～1.3：1。


6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述搅拌时间为至少48小时。


7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述煅烧在至少550℃的温度下实施。


8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述干燥的负载的γ氧化铝被煅烧至少6小时。


9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将0.57g(2.358×10-3摩)的硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O，>99％)和0.22g(7.55×10-4摩)的硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O，>99％)添加至含75mL去离子水的瓶中；然后以为了同时获得1/6的Cu2+/NH3的摩尔比和1/6的Ni2+/NH3的摩尔比所需体积的六倍体积将浓氨水溶液添加至溶液中；然后将1.5g的γ氧化铝悬浮在溶液中，以实现完全沉积于其上的情况下所述γ氧化铝上10重量/重量％的Cu和3重量/重量％的Ni的Cu/Ni负载量，然后在室温下将悬浮液搅拌48小时；然后其挥发性组分在环境条件下蒸发，留下干燥的负载的γ氧化铝，最后在550℃下将其煅烧6小时。


10.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其中，将0.57g(2.358×10-3摩)的硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O，>99％)和0.72g(2.475×10-3)的硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O，>99％)添加至含75mL去离子水的瓶中；然后以为了同时获得1/6的Cu2+/NH3的摩尔比和1/6的Ni2+/NH3的摩尔比所需体积的六倍体积将浓氨水溶液添加至溶液中；然后将1.5g的γ氧化铝悬浮在溶液中，以实现完全沉积于其上的情况下所述γ氧化铝上10重量/重量％的Cu和10重量/重量％的Ni的Cu/Ni负载量，然后在室温下将悬浮液搅拌48小时；然后其挥发性组分在环境条件下蒸发，留下干燥的负载的γ氧化铝，最后在550℃下将其煅烧6小时。


11.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其中，将0.57g(2.358×10-3摩)的硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O，>99％)和0.36g(1.23×10-3摩)的硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O，>99％)添加至含75mL去离子水的瓶中；然后以为了同时获得1/6的Cu2+/NH3的摩尔比和1/6的Ni2+/NH3的摩尔比所需体积的六倍体积将浓氨水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·奥瑞兹迈拓，C·塞拉萨卡斯特罗，J·法布罗，P·卡努，忻琪，P·库尔，V·迈耶，C·费尔南多斯阿塞韦多，L·马丁内斯德莫润廷奥萨巴，
申请(专利权)人：安特卫普大学，卢雷德拉技术中心，帕多瓦大学，
类型：发明
国别省市：比利时;BE