非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用，所述非贵金属钴铬合金催化剂是以钴盐和铬盐为原料，以柠檬酸为络合剂，通过溶胶凝胶法制备得到的。将该催化剂置于超高空速(600，000mL

【技术实现步骤摘要】
非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用


[0001]本专利技术涉及催化环保
，具体涉及一种非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用。

技术介绍

[0002]近几十年来，伴随着社会的迅猛发展，快速的城市化和工业化导致大量的挥发性有机化合物(VOCs)排放到大气中。VOCs大多数由烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等组成，主要来源于化石燃料和秸秆、木材的燃烧，石油化工、炼钢、炼焦等工业过程的排放，以及机动车、船、飞机等交通工具的排放，对人类健康和生态环境产生严重危害。VOCs中，低碳链烷烃由于其自身分子结构极其稳定难以去除，消除低碳链烷烃一直是一个极具有挑战性的难题。
[0003]目前，低碳链烷烃脱除的主要方法采用催化燃烧技术，通过该项技术可以将低碳链烷烃有效地转化成二氧化碳和水。现有技术中，用于低碳链烷烃催化燃烧的催化剂有贵金属和非贵金属两类。贵金属催化剂以Pt、Pd、Ru和Rh等为主，催化性能好，但存在成本高、易烧结、易中毒等缺点。非贵金属催化剂以Mn、Fe、Co、Ni等过渡金属为主，其中Co基金属氧化物(CoOx)，其催化低碳链烷烃燃烧的性能可以跟贵金属相媲美，但单独的CoOx容易发生团聚，从而影响到其催化活性，且使用生命周期较短、重复利用性差。严重影响其应用。在当今资源紧张的大环境，开发低温高效、高稳定性的Co基非贵金属催化剂，是低碳链烷烃催化燃烧领域技术人员亟待攻克的技术难题。
[0004]公布号为CN113198490A的中国专利申请文献中公开了一种用于甲烷低温燃烧的负载钯钴合金催化剂。该催化剂以钯钴纳米合金为活性组分，铈锆固溶体Ce
x
Zr1‑
x
O2(0.1≤x≤0.9)为载体。制备方法包括钯钴纳米合金颗粒的制备，铈锆固溶体的制备，活性组分的负载、干燥和焙烧等步骤。所制备的催化剂具有良好的甲烷低温燃烧活性和稳定性。制备出的负载钯钴纳米合金催化剂，具有钯钴纳米合金颗粒尺寸均一、分散度高、稳定性高的优点。该催化剂制备方法简单、甲烷燃烧活性高和稳定性好，但是其采用了贵金属Pd，成本高，不适合工业生产和应用，且催化效率欠佳。
[0005]公布号为CN103990459A的中国专利申请文献中公开了一种铬钴复合氧化物催化剂及其制备和应用，其中采用溶胶凝胶法制备了CrCo复合氧化物催化剂，具体为：称取铬前躯体2.38g和钴前驱体2.91g溶解于100ml去离子水中，同时加入4.2g螯合剂，在80℃搅拌，直到产生凝胶为止，100℃干燥12h，400℃煅烧4h，获得铬钴复合氧化物粉末催化剂，其在常温实现了NO的催化氧化，转化率可达80％，其中仅公开了将其用于NO的催化氧化，但是并未公开能用于低碳链烷烃的催化燃烧。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于提供了一种非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用。
[0007]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
[0008]一种非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用，所述非贵金属钴铬合金催化剂是以钴盐和铬盐为原料，以柠檬酸为络合剂，通过溶胶凝胶法制备得到的。
[0009]优选地，所述非贵金属钴铬合金催化剂的制备方法包括以下步骤：将钴盐、铬盐与水混合，搅拌至完全溶解得到盐溶液；将柠檬酸与水混合，搅拌至完全溶解得到柠檬酸溶液；将盐溶液和柠檬酸溶液混合后，在搅拌条件下加热直至溶液成凝胶状，干燥后研磨、煅烧得到所述非贵金属钴铬合金催化剂。
[0010]优选地，所述钴盐为硝酸钴、氯化钴中的一种或者两种的混合物；所述铬盐为硝酸铬、氯化铬中的一种或者两种的混合物。
[0011]优选地，所述钴盐为硝酸钴；所述铬盐为硝酸铬。
[0012]优选地，所述钴盐与铬盐中，Co/Cr摩尔比为10：1
‑
1：10。
[0013]优选地，所述钴盐与铬盐中，Co/Cr摩尔比可以为10:1、9:1、7:1、5:1、3:1、1:1、1:2、1:3、1:5、1:7、1:9、1:10中的一种。
[0014]优选地，所述钴盐与铬盐中，Co/Cr摩尔比为10:1
‑
1:1。
[0015]优选地，所述柠檬酸的摩尔数、钴盐和铬盐中金属离子总摩尔数之比为10:1
‑
1:1。
[0016]优选地，所述柠檬酸的摩尔数、钴盐和铬盐中金属离子总摩尔数之比可以为10：1、8:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1中的一种。
[0017]优选地，所述柠檬酸的摩尔数、钴盐和铬盐中金属离子总摩尔数之比为5:1
‑
1:1。
[0018]优选地，所述搅拌的转速均为300
‑
800rpm，搅拌的时间均为3
‑
7h。
[0019]优选地，所述搅拌的转速均为350
‑
500rpm，搅拌的时间均为4
‑
5h。
[0020]优选地，所述加热的温度为50
‑
100℃；所述煅烧的时间为1
‑
12h，煅烧的温度为200
‑
700℃。
[0021]优选地，所述加热的温度为70
‑
90℃。
[0022]优选地，所述煅烧的时间具体可以为1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h，煅烧的温度具体可以为200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃或700℃。
[0023]优选地，所述煅烧的时间为2
‑
8h，煅烧的温度为250
‑
550℃。
[0024]优选地，所述低碳链烷烃指C1
‑
C4的烷烃，且其浓度≤30vol％。
[0025]优选地，所述低碳链烷烃包括但不限于甲烷、乙烷、丙烷等气态烷烃。
[0026]优选地，所述催化燃烧是在空速≥600，000mL
·
h
‑1·
g
‑1的连续气流状态中进行催化燃烧。
[0027]优选地，将20mg非贵金属钴铬合金催化剂固定于固定床反应器中心，低碳链烷烃和空气混合气体以200mL/min的流速进入固定床反应器，通过反应器配备的FID气象色谱在线分析仪测定低碳链烷烃的转化率。
[0028]本专利技术的优点在于：本专利技术中，采用柠檬酸络合法制备催化剂，归因于柠檬酸是弱酸，可以跟金属离子进行配位。金属盐以离子的形式均匀的分散在柠檬酸溶液中，这样方法制备的催化剂工艺简单可控、成本低，形成的催化剂的混合均匀程度高、颗粒小、比表面积和孔径良好、成本低廉、性能稳定，将其应用于低碳链烷烃的催化燃烧，能在低温实现低碳链烷烃的完全催化燃烧，生成产物为二氧化碳和水，且催化活性能保持200h稳定，实现了低温下低碳链烷烃的高效催化转化，具有广阔的应用前景。
附图说明
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用，所述非贵金属钴铬合金催化剂是以钴盐和铬盐为原料，以柠檬酸为络合剂，通过溶胶凝胶法制备得到的。2.根据权利要求1所述的非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用，其特征在于：所述非贵金属钴铬合金催化剂的制备方法包括以下步骤：将钴盐、铬盐与水混合，搅拌至完全溶解得到盐溶液；将柠檬酸与水混合，搅拌至完全溶解得到柠檬酸溶液；将盐溶液和柠檬酸溶液混合后，在搅拌条件下加热直至溶液成凝胶状，干燥后研磨、煅烧得到所述非贵金属钴铬合金催化剂。3.根据权利要求1或2所述的非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用，其特征在于：所述钴盐为硝酸钴、氯化钴中的一种或者两种的混合物；所述铬盐为硝酸铬、氯化铬中的一种或者两种的混合物。4.根据权利要求1或2所述的非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用，其特征在于：所述钴盐与铬盐中，Co/Cr摩尔比为10：1
‑
1：10。5.根据权利要求1或2所述的非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中的应用，其特征在于：所述柠檬酸的摩尔数、钴盐和铬盐中金属离子总摩尔数之比为10:1
‑
1:1。6.根据权利要求2所述的非贵金属钴铬合金催化剂在低碳链烷烃催化燃烧中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志杰，李文志，安胜欣，
申请(专利权)人：合肥智慧环境研究院，
类型：发明
国别省市：