專利名稱：一種直接分解N₂O的催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)尾氣中的N2O,特別是一種工業(yè)尾氣中N2O分解為N2和O2的多金屬負(fù)載型催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的尾氣中常常會(huì)含有氮氧化物。N2O是一種重要的溫室氣體，溫室效應(yīng)是CO2的310倍，在大氣中的壽命要超過100年，目前大氣中N2O的濃度大約在310nmol/mol，而且每年還在不斷的增加。N2O來源于農(nóng)業(yè)、海洋、各種燃料的燃燒過程和各種化工行業(yè)。如生產(chǎn)己二酸的有機(jī)合成是N2O的最大排放源，因此控制工業(yè)尾氣中N2O的排放已經(jīng)引起了各國(guó)的聞度重視。專利文獻(xiàn)CN1324265A提到了一種催化劑分解氣體中的N20。該催化劑包含一種通式MxAL2O4的化合物，M為Cu或混合物，X為O. 8-1. 5。雖然該技術(shù)顯示出了較好的活性，但是焙燒溫度偏低，有的催化劑分解溫度較高，導(dǎo)致催化劑失活，與工業(yè)化應(yīng)用還有較大差距。

發(fā)明內(nèi)容
為解決已有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種可有效分解工業(yè)尾氣中N2O的一種直接分解N2O的催化劑及其制備方法。解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案，是直接分解N2O的催化劑，活性組分為氧化銅、氧化鋅、氧化鎳、氧化鐵中的一種或兩種以上的復(fù)合金屬氧化物負(fù)載在多孔陶瓷載體上，負(fù)載量范圍在10-45%，優(yōu)選20-35% ;活性組分還包括Ce、Ru、Zr稀土金屬氧化物；Fe、Ni、Mn過渡金屬氧化物；Mg、Al、Ca堿土金屬氧化物。直接分解N2O的催化劑的制備方法將一種硝酸鹽或兩種及兩種以上硝酸鹽，配置成硝酸鹽混合液；在1L-5L的和泥機(jī)中加入多孔陶瓷粉末，并加入2%-5%的硝酸等做成型粘結(jié)劑，加入5%-25%的水做潤(rùn)滑劑進(jìn)行攪拌，將攪拌均勻的物料倒入有模具的液壓擠出機(jī)中，進(jìn)行載體成型，成型后的多孔陶瓷放入回轉(zhuǎn)爐中，在450-650°C下焙燒20-30小時(shí)，形成多孔陶瓷載體；將焙燒好的多孔陶瓷載體放入調(diào)好的硝酸鹽混合液中，浸潰10-30小時(shí)，取出烘干，然后放入回轉(zhuǎn)爐中，在550-800°C焙燒20-48小時(shí)，即得到催化劑成品；和泥機(jī)的容積為1-5L，粘結(jié)劑為2%-5%的硝酸；多孔陶瓷載體置于硝酸鹽的混合液中，浸潰時(shí)間10-30小時(shí)，多孔陶瓷載體焙燒時(shí)間為20-30小時(shí)，并于50-90°C烘干，然后在550-800°C焙燒20-48小時(shí)。本發(fā)明的有益效果是將多孔陶瓷作為催化劑載體，其結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，比表面積更高，其與復(fù)合金屬?gòu)?fù)合物結(jié)合，活性高，穩(wěn)定性好；利用液壓擠出機(jī)做成型設(shè)備，可以縮短制備時(shí)間，提高效率。該催化分解方法，解決了已有技術(shù)的缺陷，可以有效分解N2O,減少大氣污染，凈化環(huán)境。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式采用固定床微型反應(yīng)器評(píng)價(jià)本發(fā)明催化劑在N2O分解中的催化活性。反應(yīng)器采用8mm的石英管，自動(dòng)控溫器控制程序升溫，升溫速度為3°C /min。預(yù)先配制反應(yīng)氣體，氣體組成N2O為12%，16-80的O2，其余為N2，氣體流量80ml/min。使用paropak Q色譜柱，檢測(cè)尾氣中剩余的N2O。實(shí)施例I
取硝酸銅14.98g和硝酸鋅34.912g溶于水中，配制成混合溶液。粉末狀的多孔陶瓷500g放入IL的和泥機(jī)中加入20ml硝酸和200ml水做粘結(jié)劑在和泥機(jī)中攪拌均勻后，放入60kg擠出力的液壓擠出機(jī)中成型。多孔陶瓷成型后，放入回轉(zhuǎn)爐中，在450°C下焙燒24小時(shí)，然后將其放入水溶液中浸潰20小時(shí)。在60°C下蒸發(fā)水分，然后在90°C的烘箱中烘干10小時(shí)，使活性組分均勻負(fù)載，得到催化劑前驅(qū)體，再將前驅(qū)體放入回轉(zhuǎn)爐中，在600°C下焙燒25小時(shí)，得到本發(fā)明的催化劑，負(fù)載量為10%。 將該催化劑進(jìn)行活性評(píng)價(jià)=N2O 12%; O2 16. 8%其余為N2，氣體流量32ml/min，測(cè)得的N2O的完全轉(zhuǎn)化溫度為570°C。實(shí)施例2
取硝酸鈰90. 516g溶于水中，配制成硝酸鹽溶液。粉末狀的多孔陶瓷IOOOg放入2L的和泥機(jī)中加入58ml硝酸和420ml水做粘結(jié)劑在和泥機(jī)中攪拌均勻后，放入60kg擠出力的液壓擠出機(jī)中成型。多孔陶瓷成型后，放入回轉(zhuǎn)爐中，在550°C下焙燒28小時(shí)，然后將其放入水溶液中浸潰30小時(shí)。在60°C下蒸發(fā)水分，然后在90°C的烘箱中烘干12小時(shí)，使活性組分均勻負(fù)載，得到催化劑前驅(qū)體，再將前驅(qū)體放入回轉(zhuǎn)爐中，在700°C下焙燒48小時(shí)，得到本發(fā)明的催化劑，負(fù)載量為37%。將該催化劑進(jìn)行活性評(píng)價(jià)=N2O 12%; O2 16. 8%其余為N2，氣體流量32ml/min，測(cè)得的N2O的完全轉(zhuǎn)化溫度為520°C。實(shí)施例3
取硝酸鎂41. 98g和硝酸鈣102. 912g溶于水中，配制成混合溶液。粉末狀的多孔陶瓷1500g放入4L的和泥機(jī)中加入52ml硝酸和400ml水做粘結(jié)劑在和泥機(jī)中攪拌均勻后，放入60kg擠出力的液壓擠出機(jī)中成型。多孔陶瓷成型后，放入回轉(zhuǎn)爐中，在475°C下焙燒27小時(shí)，然后將其放入水溶液中浸潰22小時(shí)。在60°C下蒸發(fā)水分，然后在90°C的烘箱中烘干9小時(shí)，使活性組分均勻負(fù)載，得到催化劑前驅(qū)體，再將前驅(qū)體放入回轉(zhuǎn)爐中，在700°C下焙燒25小時(shí)，得到本發(fā)明的催化劑，負(fù)載量為30%。將該催化劑進(jìn)行活性評(píng)價(jià)=N2O 12%; O2 16. 8%其余為N2，氣體流量32ml/min，測(cè)得的N2O的完全轉(zhuǎn)化溫度為540°C。實(shí)施例4
取硝酸鐵70. 98g和硝酸錳170. 912g溶于水中，配制成混合溶液。粉末狀的多孔陶瓷2500g放入5L的和泥機(jī)中加入67ml硝酸和700ml水做粘結(jié)劑在和泥機(jī)中攪拌均勻后，放入60kg擠出力的液壓擠出機(jī)中成型。多孔陶瓷成型后，放入回轉(zhuǎn)爐中，在450°C下焙燒20小時(shí)，然后將其放入水溶液中浸潰25小時(shí)。在60°C下蒸發(fā)水分，然后在90°C的烘箱中烘干12小時(shí)，使活性組分均勻負(fù)載，得到催化劑前驅(qū)體，再將前驅(qū)體放入回轉(zhuǎn)爐中，在800°C下焙燒20小時(shí)，得到本發(fā)明的催化劑，負(fù)載量為40%。
將該催 化劑進(jìn)行活性評(píng)價(jià)=N2O 12%; O2 16. 8%其余為N2，氣體流量32ml/min，測(cè)得的N2O的完全轉(zhuǎn)化溫度為517°C。
權(quán)利要求
1.一種直接分解N2O的催化劑，其特征在于活性組分為氧化銅、氧化鋅、氧化鎳、氧化鐵中的一種或兩種以上的復(fù)合金屬氧化物負(fù)載在多孔陶瓷載體上，負(fù)載量范圍在10-45%，優(yōu)選 20-35%。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種直接分解N2O的催化劑，其特征在于活性組分還包括Ce、Ru、Zr稀土金屬氧化物；Fe、Ni、Mn過渡金屬氧化物；Mg、Al、Ca堿土金屬氧化物。
3.—種如權(quán)利要求I所述一種直接分解N2O的催化劑的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟 a)將一種硝酸鹽或兩種及兩種以上硝酸鹽，配置成硝酸鹽混合液； b)在1L-5L的和泥機(jī)中加入多孔陶瓷粉末，并加入2%-5%的硝酸等做成型粘結(jié)劑，力口入5%-25%的水做潤(rùn)滑劑進(jìn)行攪拌，將攪拌均勻的物料倒入有模具的液壓擠出機(jī)中，進(jìn)行載體成型，成型后的多孔陶瓷放入回轉(zhuǎn)爐中，在450-650°C下焙燒20-30小時(shí)，形成多孔陶瓷載體； c)將焙燒好的多孔陶瓷載體放入調(diào)好的硝酸鹽混合液中，浸潰10-30小時(shí)，取出烘干，然后放入回轉(zhuǎn)爐中，在550-800°C焙燒20-48小時(shí)，即得到催化劑成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種直接分解N2O的催化劑的制備方法，其特征在于和泥機(jī)的容積為1-5L，粘結(jié)劑為2%-5%的硝酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種直接分解N2O的催化劑的制備方法，其特征在于多孔 陶瓷載體置于硝酸鹽的混合液中，浸潰時(shí)間10-30小時(shí)，多孔陶瓷載體焙燒時(shí)間為20-30小時(shí)，并于50-90°C烘干，然后在550-800°C焙燒20-48小時(shí)。
全文摘要
一種直接分解N2O的催化劑及其制備方法，催化劑的活性組分為氧化銅、氧化鋅、氧化鎳、氧化鐵中的一種或兩種以上的復(fù)合金屬氧化物負(fù)載在多孔陶瓷載體上；活性組分還包括Ce、Ru、Zr稀土金屬氧化物；Fe、Ni、Mn過渡金屬氧化物；Mg、Al、Ca堿土金屬氧化物。將一種硝酸鹽或兩種及兩種以上硝酸鹽，配置成硝酸鹽混合液；加入多孔陶瓷粉末，并加入硝酸等做成型粘結(jié)劑，加入水進(jìn)行攪拌；將攪物料倒入擠出機(jī)進(jìn)行載體成型；成型后的多孔陶瓷放入回轉(zhuǎn)爐中，焙燒形成多孔陶瓷載體；載體放入硝酸鹽混合液中浸漬后取出烘干；再放入回轉(zhuǎn)爐中，在550-800℃焙燒20-48小時(shí)，既得到催化劑成品。
文檔編號(hào)B01J23/10GK102962073SQ20121051766
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者王剛, 安靖東, 姜艷 申請(qǐng)人:遼寧科隆精細(xì)化工股份有限公司