改性霍加拉特催化剂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供一种改性霍加拉特催化剂及其制备方法、应用，改性霍加拉特催化剂的制备方法包括：将含有铜源、锰源、铝源的溶液混合，得到混合溶液；将混合溶液在碱性条件下进行共沉淀，得到沉淀物；将所得沉淀物进行焙烧，最终制得改性霍加拉特催化剂。本发明专利技术提供的改性霍加拉特催化剂通过Al的掺杂，使Al与Cu、Mn形成了新的尖晶石结构从而起到了载体的作用，使得更多的Cu

【技术实现步骤摘要】
改性霍加拉特催化剂及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种改性霍加拉特催化剂及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]工业生产及工程作业实践中表明，设备在不完全燃烧的状态下会产生大量的CO。无色、无味的CO气体极易与人体血液中的血红蛋白进行结合，使得大脑缺氧进而产生偏瘫、失语乃至死亡等极其严重的不可逆后果。一氧化碳中毒事故常见于燃煤锅炉、工厂车间等机器运转及材料氧化分解的应用场景中，使得CO的处理成为目前急需解决的问题。
[0003]CO的处理方式为：通过催化剂催化燃烧CO。而目前成熟应用于CO催化燃烧的催化剂主要为贵金属催化剂，但高昂的成本极大地限制了贵金属催化剂的市场化应用，因此开发低温活性、高稳定性、低成本的非贵金属催化剂极大地推动了催化燃烧市场化应用进程。
[0004]在非贵金属催化剂中，以Cu、Mn氧化物及其复合氧化物为主要成分的霍加拉特催化剂在催化燃烧活性考察中表现出了较高的反应活性。以MnO2和CuO为主要成分的霍加拉特催化剂广泛应用于潜水艇封闭仓中，在320℃的燃烧器环境内霍加拉特催化剂可以将CO高温催化为CO2，该反应有无二次有毒污染物产生等优点(Christopher et al.Applied Catalysis B:Environmental,2017,(203)533
‑
540)。
[0005]然而，现有的霍加拉特催化剂难以取得较好的低温催化活性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供改性霍加拉特催化剂及其制备方法、应用。本专利技术提供的改性霍加拉特催化剂通过Al的掺杂，使Al与Cu、Mn形成了新的尖晶石结构从而起到了载体的作用，使得更多的Cu
2+
及Mn
4+
分散在催化剂表面。其结构稳定，低温催化活性好，催化稳定性高。
[0007]本专利技术提供一种改性霍加拉特催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将含有铜源、锰源、铝源的溶液混合，得到混合溶液；
[0009]将所述混合溶液在碱性条件下进行共沉淀，得到沉淀物；
[0010]将所得沉淀物进行焙烧，最终制得所述改性霍加拉特催化剂。
[0011]根据本专利技术提供的一种改性霍加拉特催化剂的制备方法，
[0012]所述铜源为含有Cu离子的化合物酸溶液；
[0013]所述锰源为含有Mn离子的化合物的酸溶液；
[0014]所述铝源为含有Al离子的化合物的酸溶液。
[0015]根据本专利技术提供的一种改性霍加拉特催化剂的制备方法，所述Cu离子的化合物酸溶液包括：硝酸铜和/或硫酸铜；
[0016]所述含有Mn离子的化合物的酸溶液包括：硝酸锰；
[0017]所述有Al离子的化合物的酸溶液包括：硝酸铝。
[0018]根据本专利技术提供的一种改性霍加拉特催化剂的制备方法，所述铜源、锰源、铝源中，Cu元素、Mn元素及Al的物质的量之比为(1
‑
10):(1
‑
10):(0.5
‑
5)。
[0019]根据本专利技术提供的一种改性霍加拉特催化剂的制备方法，所述铜源、锰源、铝源中，Cu元素、Mn元素及Al的物质的量之比为5:1:(0.5
‑
1)。
[0020]根据本专利技术提供的一种改性霍加拉特催化剂的制备方法，所述焙烧温度为300
‑
500℃；焙烧时间为6
‑
10h。
[0021]根据本专利技术提供的一种改性霍加拉特催化剂的制备方法，所述碱性条件包括:pH＝8
‑
9，使用碱作为沉淀剂,碱的浓度为1
‑
3mol/L。
[0022]根据本专利技术提供的一种改性霍加拉特催化剂的制备方法，所述共沉淀的温度为10
‑
30℃。
[0023]本专利技术还提供一种改性霍加拉特催化剂，其采用如上任一所述制备方法制备得到。
[0024]本专利技术还提供一种改性霍加拉特催化剂在CO催化燃烧中的应用。
[0025]本专利技术提供的改性霍加拉特催化剂及其制备方法、应用具备以下有益效果：
[0026]1、现有的霍加拉特催化剂是以Cu、Mn形成的CuMn2O4尖晶石组成，这使得大部分Cu、Mn元素主要以载体形式存在于催化剂中，而只有少量Cu
2+
及Mn
4+
可以分散游离到催化剂表面形成催化反应活性中心，从而使得霍加拉特催化剂难以取得较好的低温催化活性。相对于现有技术中的霍加拉特催化剂，本专利技术在已存在霍加拉特催化剂中还进行了Al的掺杂，Al的掺杂与Cu、Mn形成了新的尖晶石结构从而起到了载体的作用，使得更多的Cu
2+
及Mn
4+
分散在催化剂表面。高度分散的活性中心组分Cu
2+
、Mn
4+
进一步促进了CO的活化，从而使得本专利技术制备方法制备得到的改性霍加拉特催化剂的低温活性、催化效率得到显著的提升、且产物稳定性高。
[0027]2、本专利技术提供的催化剂在用于CO催化燃烧反应中的低温活性表现要优于传统霍加拉特催化剂，在20℃的室温条件下即可实现CO的100％转化；
[0028]3、Al的掺杂在提升催化剂低温催化活性的同时，进一步降低了霍加拉特催化剂的制备成本，共沉淀的制备工艺路线操作简单，可行性较强。
附图说明
[0029]图1为实施例4的XRD谱图；
[0030]图2为实施例4与商业霍贾拉特催化剂的H2
‑
TPR对比图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]下面对本专利技术提供的改性霍加拉特催化剂的制备方法进行详细说明，该方法包括以下步骤：
[0033]步骤1：将Cu的化合物溶液、Mn的化合物溶液、Al的化合物溶液进行充分搅拌混合，
得到清澈透明的金属离子混合溶液；
[0034]具体地，在该步骤1中，Cu元素、Mn元素及Al元素的物质的量之比为5:1:(0.5
‑
3)，进一步优选为5:1:(0.5
‑
1)。
[0035]所述金属离子混合溶液中含有金属离子的总浓度为0.5
‑
1.5mol
·
L
‑1。
[0036]所述Cu的化合物选自硝酸铜(Cu(NO3)2·
3H2O)和/或硫酸铜(CuSO4)；所述Mn的化合物选自硝酸锰(MnN2O6·
4H2O)和/或硝酸锰溶液(Mn(NO3)2)；所述Al的化合物选自硝酸铝(Al(NO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性霍加拉特催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含有铜源、锰源、铝源的溶液混合，得到混合溶液；将所述混合溶液在碱性条件下进行共沉淀，得到沉淀物；将所得沉淀物进行焙烧，最终制得所述改性霍加拉特催化剂。2.根据权利要求1所述的改性霍加拉特催化剂的制备方法，其特征在于，所述铜源为含有Cu离子的化合物酸溶液；所述锰源为含有Mn离子的化合物的酸溶液；所述铝源为含有Al离子的化合物的酸溶液。3.根据权利要求2所述的改性霍加拉特催化剂的制备方法，所述Cu离子的化合物酸溶液包括：硝酸铜和/或硫酸铜；所述含有Mn离子的化合物的酸溶液包括：硝酸锰；所述有Al离子的化合物的酸溶液包括：硝酸铝。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的改性霍加拉特催化剂的制备方法，其特征在于，所述铜源、锰源、铝源中，Cu元素、Mn元素及Al的物质的量之比为(1
‑
10):(1
‑
10):(0.5
‑
5)。5.根据权利要求4所述的改性霍加拉特催...

【专利技术属性】
技术研发人员：董浩，赵少丹，王文幼，张振国，董一涛，罗圆，封超，许龙龙，
申请(专利权)人：西安向阳航天材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：