一种锆锰掺杂六铝酸盐催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锆锰掺杂六铝酸盐催化剂的制备方法，该方法将环己烷、 环己烷、正丁醇、OP-10乳化剂和水按一定的体积比混合搅拌后制得反相微乳 体系；采用硝酸锆、硝酸锰、硝酸铝和聚乙二醇为原料，将之混合溶解于去离子 水中，然后加入到配制好的反相微乳体系中，滴加一定体积比的尿素和氨水沉 淀剂，产生沉淀；通过高压釜超临界干燥制得催化剂前驱体，经马弗炉中焙烧后 得到分散性好、团聚少、主要形状为片状的锆锰掺杂六铝酸盐颗粒；该制备方 法工艺简单、成本低廉、晶粒尺度小、高温稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
用于催化燃烧的催化剂主要有贵金属负载型催化剂、金属氧化物催化剂和掺杂型六铝酸 盐等。贵金属有很好的活性，但是其本身价格昂贵，限制了贵金属催化剂的进一步发展。金 属氧化物催化剂的热稳定性更高、原料廉价易求，可作为贵金属的替代品，但金属氧化物系 列催化剂易与载体发生高温固相反应，这限制其在高温燃烧反应中使用。六铝酸盐是由尖晶 石结构单元和镜面交替堆积而成的六方层状结构的晶体。与其他燃烧催化剂相比，(1)六铝酸盐的催化活性与贵金属负载型催化剂、金属氧化物催化剂的催化活性接近，通过引入过 渡金属离子或调配镜面大离子，可提高六铝酸盐催化剂活性。(2)由于在六铝酸盐的晶体 结构中掺入合适的金属离子，可以部分取代四面体空隙中的A产和八面体空隙中的A产，使其 稳定存在于六铝酸盐晶格中，达到活性物种的镶嵌而骨架结构不变的目的。从其晶体结构上 看，无论(3-Al203型还是磁铅石型六铝酸盐，均为层状结构化合物且是互成镜相的尖晶石块沿 C轴堆积而成，镜面含有半径较大的阳离子，导致该层状结构化合物微晶沿着与镜面垂直的C 轴方向的成长速度较为缓慢，使它具备良好的热稳定性。因此在高温下，六铝酸盐的热稳定 性、机械强度及抗热冲击性能都比贵金属负载型催化剂、金属氧化物催化剂的高。(3)六 铝酸盐的价格比贵金属负载型催化剂便宜，且原料易求得。由此，在惨杂型六铝酸盐就成了 最富有前景的高温催化材料。锆具有高温热稳定性，而锰具有良好的催化活性，所以本专利技术 制备了一种锆锰掺杂六铝酸盐催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锆锰掺杂的六铝酸盐催化剂的制备方法。本专利技术将环己垸、正丁醇、0P-10乳化剂和水按一定的体积比混合搅拌后制得反相微乳体系。采用硝酸锆、硝酸锰、硝酸铝和聚乙二醇为原料，将之混合溶解于去离子水中，而后加入配制好的反相微乳体系中，滴加一定体积比的尿素和氨水沉淀剂，生成沉淀，通过高压 釜超临界干燥制得催化剂前驱体，而后在马弗炉中对该前驱体进行焙烧即得到锆锰掺杂的六 铝酸盐颗粒。配制的反相微乳体系的体积比为10 60%环己垸，10 30%正丁醇，10 30%， 0P-10 乳化剂，10 30%水；硝酸锆的浓度在0. 1 lmol/L，硝酸锰的浓度在0. 1 lmol/L，硝酸 铝的浓度在1 3mol/L，加入的聚乙二醇的量为1 5g，尿素的浓度为1 3mol/L，氨水的浓 度为2 5mol/L;硝酸锆硝酸锰硝酸铝(摩尔比)为0. 5 1.5: 0. 5 1.5: 10 12之间，尿素氨水(体积比)为l: 1 1: 4之间。工艺条件10 60%环己垸，10 30%正丁醇，10 30%0P-10乳化剂，10 30%水混合后加入三口烧瓶中，以600转/分钟的转速搅拌10小时，静置12小时。硝酸锆硝酸锰硝酸铝(摩尔比)为0. 5 1.5: 0.5 1.5: 10 12之间，混合后在8(TC恒温水浴以0. 5d/s 的速度滴加入反相微乳液中，加入聚乙二醇的量为1 5g。停止水浴和搅拌，静置1 3h。 然后在80。C水浴中把比例为1: 1 1: 4之间的1 3mol/L尿素和2 5mol/L氨水均匀混合 溶液以0.5d/s滴加入微乳液体系中，产生沉淀，直到pH为8 10。沉淀陈化24h，过滤出 沉淀。沉淀用工业酒精洗涤过滤后用高压反应釜超临界干燥，压强8MPa，干燥时间2h。前 驱体焙烧的时间为2 8h,焙烧温度为800 1400°C。制备的锆锰掺杂六铝酸盐催化剂纳米颗粒特征颗粒粒径小，分散性好，团聚少，主要 形状为片状。本专利技术的制备方法工艺简单、成本低廉；晶粒尺度小、高温稳定。 附图说明图l:所制备的锆锰掺杂的六铝酸盐催化剂样品的XRD图 图2:所制备的锆锰掺杂的六铝酸盐催化剂样品的TEM图 具体实施例方式下面实施例是对本专利技术进一步证明，本专利技术不限于此。实施例1:反相微乳液由50%环己烷、16%正丁醇、20X0P-10乳化剂和14%水(体积比)混合 后加入三口烧瓶中，以600转/分钟的转速搅拌10小时，静置12小时。配制0.4mol/L的硝 酸锆溶液，0.6mol/L的硝酸锰溶液，2mol/L的硝酸铝溶液。硝酸锆硝酸锰硝酸铝为1: 1.5: 10.5 (摩尔比)混合后在80。C水浴中以0.5d/s的速度滴加入反相微乳液中，加入聚乙 二醇的量为4g，停止水浴和搅拌，静置l 3h。然后在8(TC水浴中把比例为1: 2 (体积比) 的3mol/L尿素和5mol/L氨水以0. 5d/s的速度滴入微乳液体系中，产生沉淀，直到pH为8。 沉淀陈化24h，过滤出沉淀。用工业酒精洗涤沉淀，过滤后通过高压反应釜超临界干燥，压 强8MPa，干燥时间2h。前驱体在800。C焙烧2h。实施例2:反相微乳液由60%环己烷、20%正丁醇、20X0P-10乳化剂和10%水(体积比)混合 后加入三口烧瓶中，以600转/分钟的转速搅拌10小时，静置12小时。配制0.5mol/L的硝 酸锆溶液，1.0mol/L的硝酸锰溶液，1.5mol/L的硝酸铝溶液。硝酸锆硝酸锰硝酸铝为1: 2: 10 (摩尔比)混合后在8(TC恒温水浴以0.5d/s的速度滴加入反相微乳液中，加入聚乙二 醇的量为3g后停止水浴和搅拌，静置3h。然后在80'C水浴中把比例为1: 1 (体积比)的 3mol/L尿素和5mol/L氨水以0. 5d/s的速度滴入微乳液体系中，产生沉淀，直到pH为8. 5。 沉淀陈化24h，过滤出沉淀。用工业酒精洗涤沉淀，过滤后通过高压反应釜超临界干燥，压 强8MPa，干燥时间2h。前驱体在1000。C焙烧4h。实施例3:反相微乳液由40%环己垸、15%正丁醇、25%0P-10乳化剂和30%水(体积比)混合后加入三口烧瓶中，以600转/分钟的转速搅拌10小时，静置12小时。配制0.5mol/L的硝酸锆溶液，1.0mol/L的硝酸锰溶液，1.5mol/L的硝酸铝溶液。硝酸锆硝酸锰硝酸铝为1:1: 12 (摩尔比)混合后在8(TC恒温水浴以0.5d/s的速度滴加入反相微乳液中，加入聚乙二醇的量为2g后停止水浴和搅拌，静置2h。然后在8(TC水浴中把比例为2: 1 (体积比)的2mol/L尿素和3. 5mol/L氨水以0. 5d/s的速度滴入微乳液体系中，产生沉淀，直到pH为10。沉淀陈化24h，过滤出沉淀。用工业酒精洗涤沉淀，过滤后通过高压反应釜超临界干燥，压强8MPa，干燥时间2h。前驱体在120(TC焙烧4h。 实施例4:反相微乳液由55%环己垸、15%正丁醇、18%0P-10乳化剂和12%水(体积比)混合 后加入三口烧瓶中，以600转/分钟的转速搅拌10小时，静置12小时。配制0.5mol/L的硝 酸锆溶液，1.Omol/L的硝酸锰溶液，3mol/L的硝酸铝溶液。硝酸锆硝酸锰硝酸铝为1: 1: 11 (摩尔比)混合后在8(TC恒温水浴以0.5d/s的速度滴加入反相微乳液中，加入聚乙二 醇的量为3.5g后停止水浴和搅拌，静置2h。然后在8(TC水浴中把比例为2: 1 (体积比)的 2mol/L尿素和5mol/L氨水以0. 5d/s的速度滴入微乳液体系中，产生沉淀，直到pH为9. 5。 沉淀陈化24h，过滤出沉淀。用工业酒精洗涤沉淀，过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锆锰掺杂六铝酸盐催化剂的制备方法，其特征在于：采用环己烷、正丁醇、ＯＰ－１０乳化剂和水混合搅拌后制得反相微乳体系；采用硝酸锆、硝酸锰、硝酸铝和聚乙二醇为原料，将之混合溶解于去离子水中，而后加入配制好的反相微乳体系中，滴加混合的尿素和氨水沉淀剂，沉淀过滤后通过高压釜超临界干燥制得前驱体，然后在马弗炉中对该前驱体进行焙烧即得到锆锰掺杂的六铝酸盐颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余倩，余林，王苑娜，张绮旎，孙明，
申请(专利权)人：余倩，余林，王苑娜，张绮旎，孙明，
类型：发明
国别省市：81