氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑及其製備和應用的製作方法

2023-05-09 17:42:11

氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑及其製備和應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑及其製備和應用，採用氧化鈰（CeO2）對四氧化三鈷（Co3O4）進行修飾，可以提高Co3O4催化性能；處理方法為表面修飾或載體擔載。該方法經濟廉價，方法簡單，具有很好的應用前景。所得四氧化三鈷基催化劑，可應用於C3H8、C3H6、CH4等各種烴類的催化燃燒反應，具有較好的反應活性。
【專利說明】氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑及其製備和應用

【技術領域】
[0001] 本發明涉及納米催化劑【技術領域】，尤其是涉及一種氧化鈰促進的四氧化三鈷催化 劑及其製備和應用。

【背景技術】
[0002] 機動車尾氣中含一氧化碳（C0)、碳氫化合物（HC)、氮氧化物（NOx)及顆粒物（PM) 等汙染物。隨著人們對生活質量要求的提高，對自身身體健康的重視，對於C0、N0x和PM等 的治理，已經引起了人們的關注。
[0003] 但關於HC治理方面的研究鮮有報導。大氣中的HC能夠與NOx發生光化學反應， 導致光化學煙霧汙染，對人類健康和生態環境造成嚴重的影響。因此，HC的治理問題亟待 解決。HC催化燃燒產物為二氧化碳和水，是一種理想的解決HC汙染的方法。
[0004] 目前，HC催化燃燒的催化劑以擔載型貴金屬最為普遍，但這類催化劑價格昂貴，較 難工業化應用。四氧化三鈷（Co3O 4)的HC催化燃燒活性僅次於貴金屬催化劑，並且成本相 對低廉，具有很好的應用前景。然而，Co3O 4抗燒結性能較差，提高Co3O4的活性，使反應在較 低溫度進行，能夠提高催化劑的穩定性，促進其工業化應用。


【發明內容】

[0005] 為克服現有技術的不足，本發明提供一種氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑及其制 備和應用。
[0006] -種氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑的製備方法，其特徵在於，採用氧化鈰 (CeO2)對四氧化三鈷（Co 3O4)進行修飾，可以提高Co3O4催化性能；處理方法為表面修飾或載 體擔載。
[0007] 稱取1.5(^0〇304和0.388硝酸鋪（06(勵 3)2*6!120)溶於50毫升去離子水中，攪拌 條件下將2mol/L氫氧化鉀（KOH)溶液逐滴加入到上述懸濁液中調節pH值至8-9, 20-80°C 反應1-3小時，去離子水洗滌，60-100°C乾燥，200-300°C焙燒，得到所需產物。
[0008] 稱取I. 50g CeO2和0· 54g硝酸鈷（Co (NO3)2 ·6Η20)溶於50mL去離子水中，攪拌條 件下將2mol/L KOH溶液逐滴加入到上述懸濁液中調節pH值至8-9, 20-80°C反應1-3小時， 去離子水洗滌，60-1001：乾燥，200-3001：焙燒，得到所需產物。
[0009] -種氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑，根據上述任一所述方法製備得到。
[0010] 一種氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑可應用於丙烷、丙烯、甲烷等各種烴類的催 化燃燒反應，具有較好的反應活性。
[0011] 本發明採用氧化鈰（CeO2)對四氧化三鈷（Co3O 4)進行修飾，以提高Co3O4催化性能； 並以丙烷為模擬汙染物，對催化劑進行了 HC催化燃燒性能研究。
[0012] 該方法經濟廉價，方法簡單，具有很好的應用前景。所得四氧化三鈷基催化劑，可 應用於C 3H8、C3H6、CH4等各種烴類的催化燃燒反應，具有較好的反應活性。

【具體實施方式】
[0013] 實施例1 : 稱取I. 50g Co3O4和0. 38g Ce(NO3)2 · 6H20於50mL去離子水中，攪拌條件下將2mol/L KOH溶液逐滴加入到上述懸濁液中調節pH值至8-9, 50°C反應lh，去離子水洗滌，60°C乾燥， 200°C 焙燒 3h，得 10%Ce02 表面修飾的 Co3O4,記為 10%Ce02@Co304。
[0014] 實施例2 : 稱取1.50g CeO；^PO. 54g 0〇(腸3)2*6!120於5〇1]11^去離子水中，攪拌條件下將21]1〇1/1^ KOH溶液逐滴加入到上述懸濁液中調節pH值至8-9, 50°C反應lh，去離子水洗滌，60°C乾燥， 200°C 焙燒 3h，得 CeO2 擔載的 Co3O4,擔載量 10%，記為 10%C〇304@ Ce02。
[0015] 實施例3: 稱取1.50g 1102和0. 54g (：〇(勵3)2.6!120於501^去離子水中，攪拌條件下將2111〇1/1 KOH溶液逐滴加入到上述懸濁液中調節pH值至8-9, 50°C反應lh，去離子水洗滌，60°C乾燥， 200°C 焙燒 3h，得 TiO2 擔載的 Co3O4,擔載量 10%，記為 10%C〇304@ Ti02。
[0016] 實施例4: 稱取2. 12g的Na2CO3溶解於20mL去離子水中，配製lmol/L Na2CO3溶液；稱取5. 82g的 Co(NO3)2 · 6H20溶於20mL去離子水中，配製lmol/L鈷溶液；將鈷溶液逐滴滴入鹼溶液中， 50°C水浴中反應lh，去離子水洗滌至中性，100°C乾燥，300°C焙燒3h，得C〇 304。
[0017] 應用例1 : 催化劑催化性能評價是在內徑8_，長250_的石英管反應器中進行。原料氣空速為 IOOOOOmLg^at h_S丙烷濃度20ppm，平衡氣為空氣。催化性能測試結果見表1。
[0018] 表1催化劑的丙烷催化燃燒活性

【權利要求】
1. 一種氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑的製備方法，其特徵在於，採用氧化鈰（Ce02) 對四氧化三鈷（C〇304)進行修飾，可以提高C〇304催化性能；處理方法為表面修飾或載體擔 載。
2. 根據權利要求1所述的氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑的製備方法，當採用Ce02對 C〇304表面修飾時，其特徵在於，稱取1. 50g C〇304和0? 38g硝酸鈰（Ce (N03) 2 ? 6H20)溶於50 毫升去離子水中，攪拌條件下將2mol/L氫氧化鉀（KOH)溶液逐滴加入到上述懸濁液中調節 pH值至8-9,20-80°C反應1-3小時，去離子水洗滌，60-KKTC乾燥，200-300°C焙燒，得到所 需產物。
3. 根據權利要求1所述的氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑的製備方法，當採用Ce02為 載體時，其特徵在於，稱取1.50g 〇6〇2和0. 54g硝酸鈷（C〇(N03)2 ? 6H20)溶於50mL去離子 水中，攪拌條件下將2mol/L KOH溶液逐滴加入到上述懸濁液中調節pH值至8-9,20-80°C反 應1-3小時，去離子水洗滌，60-100°C乾燥，200-300°C焙燒，得到所需產物。
4. 一種氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑，其特徵在於，根據上述任一權利要求所述方 法製備得到。
5. 根據權利要求4所述氧化鈰促進的四氧化三鈷催化劑可應用於丙烷、丙烯、甲烷等 各種烴類的催化燃燒反應，具有較好的反應活性。
【文檔編號】B01D53/86GK104383933SQ201410614246
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】何丹農, 趙昆峰, 高振源, 蔡婷, 袁靜, 楊玲, 爨謙 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司