本发明专利技术公开了一种用于低温催化Ｎ↓［２］Ｏ直接分解为Ｎ↓［２］和Ｏ↓［２］的添加碱金属的钴铈复合氧化物催化剂及其制备方法。该催化剂组成为Ｃｏ↓［３］Ｏ↓［４］，Ｃｅ／Ｃｏ＝０～１（摩尔比）的ＣｅＯ↓［２］和Ｍ／Ｃｏ＝０．０１～１（摩尔比）的碱金属（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ）或碱金属的氧化物或硝酸盐或亚硝酸盐或碳酸盐或碳酸氢盐或氯化物或氢氧化物；在常压、２６０－３７０℃（炉温）、空速为０．２ｇ.ｓ.ｃｍ↑［－３］反应条件下，固定床反应器中，将浓度为１０００ｐｐｍ的Ｎ↓［２］Ｏ直接催化分解为Ｎ↓［２］和Ｏ↓［２］。
【技术实现步骤摘要】
催化N20直接分解的含碱金属的钴铈复合氧化物催化剂及其制备方法 专利
本专利技术涉及一种可高效催化N20直接分解的添加碱金属的钴铈复合氧化物催化剂及其制 备方法。
技术介绍
很长时间以来，由于氧化亚氮(N20)本身对人体并不具有明显毒性，并不被看作是一 种污染气体。但近十几年来的研究发现，N20是一种重要的大气污染物一它不仅是一种温室 气体，并且对臭氧层有破坏作用。由于其在平流层中非常稳定，平均寿命长达150年，它的 温室效应分别是C。2的310倍，CH4的21倍。 N20是平流层中NOx的主要来源，而NOx对臭氧层有很大的破坏作用。在N20的两大排放源中，人类活动所造成的排放正在呈逐年上升的趋势。 己二酸生产过程、硝酸生产过程、及各种化石燃料的燃烧过程(包括移动源和固定源两部分) 都会排放出不同浓度的N20。虽然目前除《京 都议定书》外各国并没有制定严格的排放标准，但一些大的己二酸生产厂(如杜邦、BASF 等)己经开始采取措施，减少尾气中的N20的排放量。催化N20直接分解为N2和02是消除N20最直接、最经济的方法。目前在己二酸厂使用的消除N20的方法主要就是直接分解的方法。但己二酸尾气中N20的浓度较高(约30-50%), 而且N20分解反应为放热反应，因此催化分解反应一般在较高温度下进行，对催化剂的低温 活性要求并不高。对于其它温度低于40(TC、 N2O浓度在0.1^左右的尾气的处理，如硝酸生 产中的尾气及汽车尾气等，则要求催化剂在较低温度下就能催化N20直接分解为N2和02， 并且要求受共存的02和H20等影响小。贵金属Rh、 Ru催化剂通常具有较好的低温活性，但它们受02和H20 的影响较大，而且价格相对较高，限制了它们的广泛应用。US 5,407,652公开了一系列类水 滑石分解产物催化剂，其中以Co—Rh,A1—HT的活性最好，可在45(TC、 2.5%02及2%&0 存在下，达到对985 ppmN20的完全消除，其优异的催化性能与Rh的添加有密切的关系。 CN 03127927.9公开了一种氧化亚氮的消除方法，使用MxC0l-xCo204 (M=Mg， Ni, Zn)作 为催化剂，在常压、50-300 。C将1000ppm-30X的氧化亚氮分解为N2和O2。CN200510124032.3 公开了一种用于低温催化N20直接分解的钴铈复合氧化物催化剂的制备方法，使用Co304-Ce02复合氧化物催化剂，在常压、0.2g's'cm入250 'C反应条件下，可实现对1000 ppm N20的完全催化分解；添加10%02和3%H20后，可在320 。C实现对1000 ppm N20的完全催化 分解。专利技术概要本专利技术公开一种用于低温催化N20直接分解的添加碱金属的钴铈复合氧化物催化剂及其 制备方法。本专利技术的催化剂的该催化剂组成为Co304， Ce02和碱金属(Li，Na,K,Rb，Cs)或碱金属 的氧化物或硝酸盐或亚硝酸盐或碳酸盐或碳酸氢盐或氯化物或氢氧化物。本专利技术的催化剂采用柠檬酸络合法或者共沉淀法制备，其特征在于(1)采用柠檬酸络合 法制备时先将硝酸钴、硝酸铈和碱金属的硝酸盐或亚硝酸盐或碳酸盐或碳酸氢盐或氯化物 或氢氧化物等按照l: 1-1.5的比例与一水合柠檬酸混合，混合溶液在80—100 。C减压旋转蒸 发至形成黏稠的柠檬酸络合物，将该络合物放入80-120 'C的烘箱中干燥过夜，得到干燥的拧 檬酸络合物溶胶。将该溶胶放入马弗炉中在400-600 'C焙烧l-6小时得到成品催化剂。(2) 采用共沉淀法制备时，先将硝酸钴和硝酸铈配置成0.5-0.8 mol/l的混合溶液，在10-40 'C下 搅拌，滴加10-30 wt.X的碱金属碳酸盐或碳酸氢盐或氢氧化物水溶液作为沉淀剂，调节pH 值为7-11，搅拌0-5小时，静置0-5小时，沉淀物经抽滤、洗漆后，80-120 。C干燥过夜，最 后在400-600 'C焙烧1-6小时制得成品催化剂。(3)采用柠檬酸络合法(不添加碱金属)或 者采用氨水或碳酸铵或尿素为沉淀剂以共沉淀法制得钴铈复合氧化物催化剂，然后再以浸渍 等方法添加一定量的碱金属元素，最后干燥、400-600 'C焙烧l-6小时得到成品催化剂。本专利技术中的催化剂制备中，以Ce/Co摩尔比计CeO2的添加量为0 1，碱金属的添加量 以碱金属M/Co摩尔比计为0.01 1。本专利技术所制备的催化剂主要应用于常压、400 °C (炉温，下同)以下、空速W/F (W为 催化剂质量，F为气体流量，下同)为0.2 g's，cm—3操作条件下，固定床反应器中，1000 ppm 及以下N20的催化分解反应。在常压、0.2g's'cm—3、 260 370'C反应条件下，可实现对1000 卯mN20的完全催化分解。本专利技术催化剂的特点是(1)催化剂制备简单，特别适合规模化生产。(2)催化剂低温 活性好，有较高的实用价值。具体实施例方式为了更清楚地说明本专利技术，列举以下实施例，但其对本专利技术的范围无任何限制。 催化剂制备实施例催化齐l将7.28 g Co(N03)r6H20溶于40 ml蒸馏水中，形成透明溶液，室温及搅拌下滴加15 wt% K2C03水溶液，调节溶液的pH值为9，继续搅拌1小时，静置3小时后，抽滤、洗涤，100 。C 下干燥过夜，400 'C下焙烧2小时，最后得到成品催化剂。XPS测得表面K/Co摩尔比为0.08。催化剂2将7.28 g Co(N03)2'6H20和0.63 g Ce(N03)r6H20溶于40 ml蒸馏水中，形成澄清的混合 溶液，室温及搅拌下滴加1MK2C03水溶液，调节溶液的pH值为9，继续搅拌l小时，静置 3小时后，抽滤、洗涤，100 "C下干燥过夜，400 'C下焙烧2小时，最后得到成品催化剂(Ce/Co 摩尔比为0.05)。 XPS测得表面K/Co摩尔比为0.08。催化剂3将7.28 g Co(N03)2'6H20溶于40 ml蒸馏水中，形成澄清溶液，室温及搅拌下滴加1M K2C03水溶液，调节溶液的pH值为9.1，继续搅拌l小时，静置3小时后，抽滤、洗涤，100 'C下干燥过夜，400 'C下焙烧2小时，得到成品0)304催化剂。将该催化剂浸渍于一定量的 硝酸铈溶液中，并干燥，焙烧得到成品催化剂(Ce/Co摩尔比为0.05)。 XPS测得表面K/Co 摩尔比为0.15。催化剂4将7.28 g Co(N03)r6H20和0.63 g Ce(N03)3'6H20溶于40 ml蒸馏水中，形成澄清的混合 溶液，室温及搅拌下滴加IMKOH水溶液，调节溶液的pH值为9，继续搅拌l小时，静置3 小时后，抽滤、洗涤，100 'C下干燥过夜，400 'C下焙烧2小时，最后得到成品催化剂(Ce/Co 摩尔比为0.05)。 XPS测得表面K/Co摩尔比为0.03。催化剂5将14.56 g Co(N03)2'6H20、 1.27 g Ce(N03)3'6H20、 7.70 g -—水合柠檬酸溶于40 ml蒸馏 水中，形成澄清的混合溶液。混合溶液在80 100 'C减压旋转蒸发至形成黏稠的柠檬酸络合 物，将该络合物放入100 "C的烘箱中干燥过夜，得到干燥的柠檬酸络合物溶胶。将该溶胶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低温催化Ｎ↓［２］Ｏ直接分解为Ｎ↓［２］和Ｏ↓［２］的含碱金属元素的钴铈复合氧化物催化剂，其特征在于在常压、空速０．２ｇ.ｓ.ｃｍ↑［－３］、２６０～３７０℃炉温反应条件下，能实现对１０００ｐｐｍＮ↓［２］Ｏ的完全催化分解。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，薛莉，张长斌，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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