【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护领域中整体式催化剂制备，具体涉及蜂窝陶瓷负载金属氧化物整体式催化剂的制备方法和应用
技术介绍
0、技术背景
1、一氧化碳(co)是主要大气污染物之一，随着社会的不断发展,以钢铁行业为首的诸多领域,均会产生大量co。co毒性较大,严重危害人类的健康和发展,因此co的治理迫在眉睫。目前催化氧化技术是去除co的有效方法之一，用于co催化氧化的催化剂主要分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂活性高，起燃温度低，但价格昂贵，大量负载将增大成本，高温反应易烧结引起材料活性降低。相较之下，非贵金属催化剂如ce、mn、co、fe、ni等金属氧化物，其催化氧化活性良好,且具备价格低廉、效率高等优点,在催化氧化co方面具有较大优势。
2、采用传统颗粒式催化剂会导致催化器床层压阻过高、能耗过大等问题，限制了烧结烟气co催化净化技术的推广应用。相较之下，在蜂窝陶瓷载体表面负载活性组分制得的涂覆型催化剂，具有床层压阻低、整体利用率高、传质速度快等优点，成为大流量气体净化催化剂的优选成型方式。但常规浸渍涂覆易造成表面活性组分在蜂窝上分布不均匀、易团聚、黏结性较差、易脱落，限制活性组分催化活性位的暴露，故控制活性组分颗粒的粒度大小与均匀分布是整体式催化剂的重点。
3、超声雾化喷涂是近些年来发展起来的新技术，国外已经开始将该技术用于制作高质量的sno2、tio2及zno2等无机材料薄膜的研制与探索。该技术雾化均匀度高、雾化颗粒细、原料利用率高设备简单经济，无须真空条件，能大面积沉积薄膜，并可在立
4、cn202110932863.2一种宏量制备多种甲醛分解催化剂的方法等中均是将配制好的前驱体液注入雾化器中，开启雾化器使溶液均匀沉积于催化剂载体材料表面，然后干燥、煅烧，得到负载活性组分的催化剂。现有技术中也涉及雾化法制备蜂窝催化剂的应用大多用于甲醛分解催化方法，对于催化氧化co方面的研究很少。并且其中前驱体液均是利用配合物制备“澄清透明”溶液，制备的催化剂用于co催化氧化效果不佳。
技术实现思路
1、为了解决整体式催化剂存在的上述问题，利用“溶胶”超声雾化喷涂方法，在蜂窝表面沉积生长氧化铈等金属氧化物颗粒，制成蜂窝/金属氧化物整体式催化剂，该方法制得蜂窝催化剂的氧化物颗粒细小均匀、粘附性好、比表面积大，以及能够较精确地控制氧化物表面原子排列,改变金属元素不同价态离子的活性，影响氧空位的形成，进一步促进催化氧化反应的进行。将该整体式催化剂用于催化氧化co，具有很好的应用效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、先制备反应前驱体溶胶，控制反应前驱体溶胶浓度，将反应前驱体溶胶通过超声雾化喷涂机间接涂覆在蜂窝陶瓷载体表面，并以其作为整体式催化剂用于催化氧化co。
4、具体制备步骤为：
5、(1)称取适量可溶性金属硝酸盐、柠檬酸分别置于烧杯中，再分别加入适量离子水，充分搅拌至溶解，分别得到柠檬酸溶液和可溶性金属硝酸盐溶液。
6、(2)向柠檬酸溶液中逐滴加入可溶性金属硝酸盐溶液，水热搅拌得到反应前驱体溶胶，得到前驱体溶胶粘度为2.0-5.0cps。
7、(3)打开超声波精密喷涂机，设置各工艺参数将一定浓度的反应前驱体溶胶注入注射器并固定，启动程序后反应前驱体溶胶被注射泵推入管路中，超声波控制器识别信号，反应前驱体溶胶被超声分散成微小的均匀液滴，然后随载气(氮气)进入沉积室。微小液滴从喷雾口均匀地沉积蜂窝的表面及孔道。以xy快速速度30mm/s和30mm/s的轴速度完成一次沉积，重复3次。控制前驱物溶胶负载量相对于蜂窝控制在20wt％-60wt％之间。
8、(4)将经超声雾化喷涂后的蜂窝整体式催化剂置入鼓风干燥箱中120℃烘干，再置于马弗炉中煅烧2h，即可得到蜂窝/过渡金属氧化物整体式催化剂。
9、其中，步骤(1)蜂窝为凹凸棒石蜂窝、堇青石蜂窝、莫来石蜂窝、碳化硅蜂窝中的一种；喷涂前进行前处理蜂窝，将蜂窝清洗并吹扫孔道及表面，再置于烘箱中烘干，烘干时间为2-6h。
10、其中，可溶性金属硝酸盐为硝酸铈、硝酸钴、硝酸锰等金属硝酸盐中的一种；可溶性金属硝酸盐溶液中硝酸盐浓度为0.10-0.40mol/l。
11、其中，硝酸盐和柠檬酸的物质的量比为1:x，其中2<x<5。
12、其中，水热搅拌的时间为2.0-5.0h、水热搅拌的温度为60-75℃。
13、其中，超声波雾化喷涂机的超声波频率固定为100khz；超声波喷头功率为0.2-1.2w；进液流速为0.05-1.5ml/min；衬度温度为45-75℃；喷涂高度为10-30mm；载气压力为0.01-0.03mpa。
14、其中，超声波雾化喷涂机的x轴速度数值(单位:mm/s)与蜂窝表面长度(单位:mm)一致；y轴速轴速度数值(单位:mm/s)与蜂窝表面宽度(单位:mm)一致；超声波雾化喷涂机的喷涂面积与蜂窝面积相对应。
15、其中，本专利技术所述的马弗炉煅烧温度为400-900℃、升温速率为2-5℃/min，煅烧完毕后随炉降温至室温。
16、制备的蜂窝负载金属氧化物整体式催化剂用于co催化反应中。co催化性能评价在固定床反应器中进行。反应气组成为1vol％co、20vol％o2、5vol％h2o和n2(剩余气体)。催化剂的体积空速均为7000h-1，同时通入固定床反应装置，反应炉程序升温(5℃/min)，反应前后的气体组分采用气相色谱仪在线分析，每一个测定温度下稳定10min记录固定床反应器进口、出口co浓度。并通过下式计算得到co催化效率。一般通过效率达到99％的温度高低作为评价转化co的能力即t99。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
18、本专利技术采用的uc320桌面型超声波精密喷涂系统是基于超声波雾化喷头技术的一种喷涂方式，由于超声喷头的雾化不需要气压辅助，可以减少涂料的飞溅从而减少了原料液的浪费，同时可带来更高的雾滴尺寸均匀度、更薄的涂层厚度以及更高的精度。另外前驱物为有粘度的溶胶，雾化后利于与载体的粘附附着，生成的活性组分颗粒更均匀。
19、本专利技术通过限定硝酸盐和柠檬酸的物质的量比为1：x，其中2<x<5，即控制前驱体溶胶粘度为2.0-5.0cps，与超声波精密喷涂配合使用后，可以实现均匀沉积粘附在蜂窝载体上，提升氧空位缺陷的形成，促进催化氧化反应的进行。
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1.一种利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：所述可溶性金属硝酸盐中金属为铈、钴、锰、镍中的一种；可溶性金属硝酸盐溶液中硝酸盐浓度为0.10-0.40mol/L。
3.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：蜂窝为凹凸棒石蜂窝、堇青石蜂窝、莫来石蜂窝、碳化硅蜂窝中的一种。
4.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：步骤(1)可溶性金属硝酸盐和柠檬酸的物质的量比为1:x，其中2<x<5。
5.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：步骤(1)水热搅拌反应的时间为2.0-5.0h，水热搅拌反应温度为60-75℃。
6.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：超声波精密喷涂机设置的参数为：超声波频率固定为100KHz；超声波喷头功率为0.2-1.2W；进液流速为0.05-1.5ml/min；衬度温度为45-
7.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：超声波雾化喷涂机沉积时以XY快速速度30mm/s和30mm/s的轴速度完成一次沉积，重复3次：超声波雾化喷涂机的X轴速度数值与蜂窝表面长度一致；Y轴速轴速度数值与蜂窝表面宽度一致；超声波雾化喷涂机的喷涂面积与蜂窝面积相对应。
8.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：步骤(3)马弗炉煅烧温度为400-900℃，升温速率为2-5℃/min，煅烧完毕后随炉降温至室温。
9.根据权利要求1-8任一项所述方法制备的利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的应用，其特征在于：所述催化剂用于CO催化反应中。
...【技术特征摘要】
1.一种利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：所述可溶性金属硝酸盐中金属为铈、钴、锰、镍中的一种；可溶性金属硝酸盐溶液中硝酸盐浓度为0.10-0.40mol/l。
3.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：蜂窝为凹凸棒石蜂窝、堇青石蜂窝、莫来石蜂窝、碳化硅蜂窝中的一种。
4.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：步骤(1)可溶性金属硝酸盐和柠檬酸的物质的量比为1:x，其中2<x<5。
5.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：步骤(1)水热搅拌反应的时间为2.0-5.0h，水热搅拌反应温度为60-75℃。
6.根据权利要求1所述利用溶胶超声雾化喷涂法制备催化剂的方法，其特征在于：超声波...
【专利技术属性】
技术研发人员：李霞章，姚超，吴凤芹，左士祥，藏垚，王亮，
申请(专利权)人：江苏纳欧新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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