一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，属于氧烛催化剂技术领域。所述方法通过将非氧化态钴作为含钴原料粉平铺在容器中，以1℃/min～10℃/min的升温速率加热至120℃～200℃，实时通入气体，加热8h～16h，期间持续通入气体直至加热完毕，制备得到一种氧烛产氧药柱的催化剂；所述制备方法操作简单、耗能少、制备周期短并且催化效果好。少、制备周期短并且催化效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，属于氧烛催化剂


技术介绍

[0002]氧气是维持生命的基本物质，缺氧会造成细胞损害，最终危及人的生命。因此缺氧环境的应急制氧非常重要。在产生同等氧气的条件下，氧烛的体积只有高压气瓶氧体积的三分之一。氧烛具有常压安全可靠、不受环境限制、免维修保养、产氧量高、寿命期长、体积小、重量轻、操作简单以及便于运输等优点，被广泛应用于航空航天、高空跳伞、船舶紧急逃生、石油和化工等有毒有害场所、火灾自救、矿山救援、病人自救以及战地救护等多个领域。
[0003]氯酸盐氧烛由外壳、启动装置、产氧药柱、过滤材料以及隔热材料等组成。由氧气源、金属燃料、催化剂、抑氯剂、粘结剂和稳定剂等组成的产氧药柱是氧烛的核心部分。氧气源主要为氯酸盐或高氯酸盐；金属燃料的作用是与氧气发生氧化反应，放出大量的热量，为氧气源的分解过程提供热量；催化剂的作用是降低氧源的分解温度；抑氯剂的作用是消除产生的氯气；粘结剂的作用是促进产氧药柱成型；稳定剂的作用是促进产氧药柱稳定燃烧。氧气源是其主要部分，一般占产氧药柱质量的90％左右。由于氯酸盐氧烛是利用富含氧的氯酸盐发生热分解反应放出氧气的原理研制的应急供氧设备，因此其热分解性能的好坏很大程度上决定了氧烛的燃烧性能。
[0004]通常氯酸盐热分解反应的起始温度在420℃以上，需要提供大量的热量才能维持氯酸盐热分解反应的持续进行。催化剂是影响氧烛燃烧性能的主要因素之一，高效催化剂的加入可以有效地降低氯酸盐的分解温度，减少金属燃料的用量，从而减少副反应的发生，进一步减少氯气、一氧化碳等杂质气体的产生，提高氯酸盐氧烛的有效含氧量。通过提高催化剂的催化活性，可降低氯酸盐的分解温度，实现熔融就开始分解，解决其燃烧时分解温度过高和熔融流淌的问题，提高其环境适用性。
[0005]金属氧化物是氯酸盐分解反应常用的催化剂，如MnO2、Fe3O4、Co3O4、Al2O3、Cr2O3及Cu2O等。过渡金属氧化物的金属离子中心由于具有更多的外围电子轨道，有利于自由电子的转移，往往表现出更高的催化活性。通常认为其催化机理是通过在氧化还原循环中加速电子转移，从而使氯酸盐在更低的温度下分解。Co
3+
离子具有3d6型的外围电子构型，Co
2+
具有3d7型的外围电子构型，它们能提供丰富的电子转移轨道，因此在催化氯酸盐分解方面具有重要的应用。
[0006]中国专利申请CN102417165A公开了一种无燃料氧烛，采用草酸钴作为氯酸钠分解催化剂，在催化氯酸钠分解产氧的同时会产生CO2，影响氧气纯度。中国专利CN103213948B公开了一种对温度不敏感的氧烛，采用氢氧化钴或氯化钴或氧化钴的一种或几种组合作为氯酸钠分解催化剂，在催化氯酸盐分解的同时还可能产生有害气体氯气。
[0007]现有用于氯酸盐分解用的氧化钴类(CoO
X
)催化剂往往是几种氧化态钴的简单混合物，或将非氧化态钴进行简单焙烧的处理，焙烧温度往往较高时间较长，需要消耗较多能量且制备周期较长。

技术实现思路

[0008]为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，所述制备方法操作简单、耗能少、制备周期短并且催化效果好。
[0009]为实现本专利技术的目的，提供以下技术方案。
[0010]一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，所述方法步骤如下：
[0011]将含钴原料粉平铺在容器中，以1℃/min～10℃/min的升温速率加热至120℃～200℃，实时通入气体，加热8h～16h，期间持续通入气体直至加热完毕，得到一种氧烛产氧药柱的催化剂。
[0012]所述含钴原料为碳酸钴、草酸钴、氢氧化钴和碱式碳酸钴中的一种以上。
[0013]优选所述含钴原料粉的粒径为1μm～25μm；更进一步，优选所述含钴原料细粉的粒径为5μm～15μm。
[0014]所述含钴原料粉在容器中的平铺厚度为2mm～10mm；更进一步，优选平铺厚度为5mm～8mm。
[0015]所述容器为不锈钢带沿托盘，托盘的底部和边沿厚为1mm～2mm，边沿高度为10mm～20mm。
[0016]优选以1℃/min～5℃/min的升温速率加热至120℃～180℃，加热8h～12h。
[0017]所述气体为氧气，或氧气与氮气的混合气体，所述混合气体中氧气的体积分数为25％以上；优选所述混合气体中氧气体积分数为50％以上。
[0018]优选所述气体的流量为0.15L/min～5L/min，更进一步，优选所述气体的流量为0.5L/min～3.5L/min。
[0019]所述催化剂主要适用于氧气源为氯酸盐或高氯酸盐的氧烛产氧药柱中使用。
[0020]有益效果
[0021](1)本专利技术提供了一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，所述方法通过将非氧化态钴平铺在容器中来增大反应接触面积，在烘制过程中不断通入氧气，或氧氮混合气，气流带走CO2同时补充氧，促进非氧化态钴的分解，生成不同价态和晶型的氧化钴类(CoO
X
)催化剂，工艺简单，可操作性强；加热温度较常规加热温度明显降低，时间也明显缩短。大大降低了能量消耗，缩短了催化剂的制备周期，提高了生产效率；制备的催化剂催化效果好、性能稳定，可有效降低氧气源的分解温度，提高氧烛的产氧速率。
[0022](2)本专利技术提供了一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，相较于采用未经处理的含钴原料作为催化剂，具有如下优点：
[0023]①
在含氧气氛下加热含钴原料制备的催化剂由处于不同氧化程度的多种氧化钴类物质组成，相比较于现有的氧化钴、四氧化三钴等单一或混合的氧化钴类催化剂，成分更为复杂，催化效果更好，性能更加稳定；
[0024]②
通过采用在含氧气氛下加热含钴原料制备得到催化剂，使得氧烛在燃烧过程，仅产生少量的杂质气体CO2，得到的氧气纯度更高；
[0025]③
未经处理含钴原料制备的产氧药块在加热过程中，由于含钴原料受热分解，产生大量的CO2气体会从药块中溢出，造成产氧药柱变形，影响后续使用；而用本专利技术所述方法制成的催化剂制备的产氧药柱烘干后，形态不发生明显变化。
[0026](3)本专利技术提供了一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，所述方法中采用的含
钴原料为非氧化态钴，不含会反应生成有毒气体的元素，在使用时，不会产生氯气、硫氧化合物和氮氧化合物，对氧气的使用不会产生危害。
[0027](4)本专利技术提供了一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，所述方法中对于含钴原料粉的粒径范围进行了限定，粒径越小，含钴原料粉氧化分解速率越快，所需分解时间越短，生成物的比表面积越大，越有利于催化反应的进行，但是如果含钴原料粉粒径过小，在制备过程中通入气体会带走部分原料，堵塞出气管路。专利技术人通过创造性的劳动，摸索得到了特定的粒径范围，并非本领域常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：将含钴原料粉平铺在容器中，平铺厚度为2mm～10mm，以1℃/min～10℃/min的升温速率加热至120℃～200℃，实时通入气体，加热8h～16h，期间持续通入气体直至加热完毕，得到一种氧烛产氧药柱的催化剂；所述含钴原料为碳酸钴、草酸钴、氢氧化钴和碱式碳酸钴中的一种以上；所述气体为氧气，或氧气与氮气的混合气体，所述混合气体中氧气的体积分数为25％以上。2.根据权利要求1所述的一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，其特征在于：所述容器为不锈钢带沿托盘。3.根据权利要求1或2所述的一种氧烛产氧药柱的催化剂的制备方法，其特征在于：所述含钴原料粉的粒径为1μm～25μm；所述含钴原料粉在容器中的平铺厚度为5mm～8mm；托盘的底部和边沿厚为1mm～2mm，边...

【专利技术属性】
技术研发人员：周梦雪，康虎，付云松，国德旺，李栋梁，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一八研究所，
类型：发明
国别省市：