专利名称：一种制氧的催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制氧的催化剂及其制备方法，特别涉及一种适合微型或便携式化学制氧器中使用的制氧催化剂及其制备方法。
目前国内外市场销售的各种便携式或微型化学制氧器，一般可分为间歇或半连续操作和连续操作三类，其中间歇及半连续制氧器，如CN 205012，2056859，2076864，CN1049137，JP57-100903所公开的，通常或者将制氧剂与催化剂按一定比例一次投入反应器中，每次用毕，排出废液，再重新装入制氧剂及催化剂，继续使用；或者增加催化剂的数量，改变催化剂的形状及成分，半连续地多次制氧，但产氧过程仍断续进行，每次产氧量有限，仍需频频补充或更换催化剂，催化剂失活、流失，破碎耗量较大；对於连续制氧器，如GB2167054 DE2207281，JP54-28290，54-106074，61-219703所公开的，在使用此类催化剂时或一次性使用或装量少，对催化剂长期使用性能要求较高，通常是由制造厂家一次加入足够数量的催化剂，以保证较长的使用周期，但当用户遇到催化剂活性衰减时，却难以自行处理或更换。
本发明的目的在于克服现有的制氧催化剂的缺陷，提供一种新的使用方便的制氧催化剂及其制备方法。藉此催化剂，既可间歇操作，不必频频更换催化剂，使用次数较多，又可用于半连续及全连续制氧器操作，长期使用而不必更换，或甚少更换，即使更换，也可由用户按需要及时补加，使用方便。本发明的另一目的是提供一种良好的产氧性能，活性好，稳定性好的制氧催化剂。
许多金属的氧化物、氯化物或其盐类，对过氧化氢分解制氧均有高低不同的活性，若与非活性功能成分进行恰当的配方组合，使之具有最佳的化学活性及物理性能，最有效地发挥活性组分的催化作用，是格外重要研究开发课题；例如V-Al2O3，由于内孔较小，剧烈的过氧化氢分解反应常常会使活性组分剥落流失或载体颗粒崩裂，致使间歇制氧器只能每次加入少量催化剂，用一次换一次催化剂，而连续操作制氧器，催化剂则使用寿命有限，产氧能力受到限制。
本发明提出选用适当活性与非活性组分组合及改进成型加工及处理工序，便所得粒状催化剂结构琉松，内孔道粗大，互通(＞＞100m)，类似海绵结构，以利于过氧化氧在催化剂颗粒内充分反应，生产出的氧气向外扩散，放出的大量热能又被水分子携出，减少了活性组分剥离，载体崩裂的可能性，从而可充分地利用了催化剂的活性。
本发明催化剂通式为Wa·Xb·Yc·ZdW为催化剂的活性组分，X为助活性组分，Y为载体，Z为粘结剂；a、b、c、d分别为各主要成分的计量系数(重量份数)范围 优选范围a2-40a5-25b0-20b0-10c10-90 c30-70d0-20d0-10w为催化剂的活性组分，包括元素周期表下列诸元素的各种价态的氧化物、氧化物或盐类IB族Cu、Ag、AuIIB族Zn、CdIVB族Sn、PbVIB族Cr、Mo、WVIIB族Mn、To、ReVIII过渡金属Fe、Co、Ni、Rh、Os、Ir、Pt、Pd。
X为催化剂的助活性组分，包括元素周期表下列诸元素的氧化物、氢氧化物、各种无机酸或有机酸盐类IA族Li、Na、kIIA族Ca、MgIVB族Ti、ZrVIB族La系稀土金属。
Y为催化剂的载体，包括下列诸元素的氢氧化物，氧化物等化合物，或其混合物及天然矿物IIIA族B、ALIVA族C、Si、Sn、Pb、
VA族P、Sb天然矿物；白土、粘土、高岭土、菱苦土、硅藻土、海沸石以及稀土等。
Z为催化剂的粘结剂，包括较低分子量(M1000～10000)的聚乙烯醇、聚异丁烯等有机树酯及无机酸(如盐酸、硝酸等)或硅溶胶、铝溶胶等胶体溶液。
本发明制氧催化剂的制备方法为称取一定数量的含W元素的金属氧化物、氯化物或硝酸盐，含X金属元素的氧化物、氢氧化物或盐类，及作为载体Y的适量的金属或非金属的氢氧化物、硝酸盐或天然矿物如白土、粘土等；将此三种组分均匀混合，再加入适量的粘结剂，继续混合、送入造粒机造粒成型，在120-150℃下干操2-6小时，然后再在400-600℃下焙烧4-6小时，即成为结构疏松、具有内孔网道海绵状结构的粒状催化剂，此催化剂具有一定的强度及较高的活性及稳定性。
下列结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1称取氧化铜5g、氧化铅2g、高锰酸钾10g、氧化铁5g、硅藻土35g均匀混合后，再加入30％的硅酸钠溶液40g及聚乙烯醇(M2000)2g，再次均匀混合，造粒成型，于130℃下干燥3-5小时，再于550℃下焙烧6小时，即得疏松催化剂颗粒。
经活性评价，用30％的过氧化氢溶液，使用此催化剂，产氧能力为2.5L/分·克催化剂以上；50g催化剂可消耗20％过氧化氢溶液180kg。
实施例2称取氢氧化铜10g、二氧化锰40g、氯化稀土10g、氯化氢氧化镁20g、氢氧化铝40g、粘结剂1g及适量的水，将其搅拌混合成浆状、挤压、成型，于130℃干燥5小时，550焙烧6小时即得粒状(圆柱、球粒或块状)催化剂，用30％过氧化氢溶液评估其括性为产氧能力为2.7L/分·克催化剂，50g催化剂可消耗20％过氧化氢210kg。
实施例3称取氢氧化铝(SB粉)30g、碳酸锰15g、硅酸钠(30％溶液)30g、氢氧化钙12g和石英砂(40-60目)10g，混合搅拌均匀，成型，于130℃干燥4小时，于550℃下焙烧6小时，即得。用30％的过氧化氢溶液评价此催化剂活性，产氧能力为1.9L/分·克催化剂，每克催化剂可消耗2.2kg的20％的过氧化氢。
实施例4称取氢氧化铝颗粒(球粒或挤条)50g，于500℃下焙烧4小时，使之成为γ-Al2O3球粒或条状物，再分别称取硝酸铜5g，高锰酸钾10g，硝酸镍5g，氯化稀土l0g，混合，用水溶解、浸渍於γ-Al2O3上，再进行干燥及焙烧，得活性较高的催化剂，产氧能力达3立升/克·分，可消耗20％过氧化氢270kg以上。
权利要求
1.一种制氧催化剂，包括括性组分、助活性助分、载体和粘结剂。
2.按照权利要求1所述的催化剂，其中所述的活性组分包括有下列元素的氧化物、氯化物或盐类的一种或几种Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Sn、Pb、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Co、Ni、Rn、Os、Ir、Pt；其含量为2-40重量份。
3.按照权利要求2所述的催化剂，其中所述的活性组分的含量为5-25重量份。
4.按照权利要求1所述的催化剂，其中所述的助活性组分包括有下列元素的氧化物、氢氧化物、无机酸或有机酸盐Li、Na、K、Ca、Mg、Ti、Zr及稀土元素；其含量为0-20重量份。
5.按照权利要求4所述的催化剂，其中所述的助活性组分的含量为0-10重量分。
6.按照权利要求1所述的催化剂，其中所述的载体包括B、Al、C、Si、Sn、Pb、P或Sb的化合物或混合物，或包括白土、粘土、高岭土、菱苦土、硅藻土、海沸石或稀土；其含量为10-90重量份。
7.按照权利要求6所述的催化剂，其中所述的载体的含量为30-70重量份。
8.按照权利要求1所述的催化剂，其中所述的粘结剂包括聚异丁稀、聚苯乙烯、乙丙橡胶、无机酸、硅溶胶或铝溶胶硅酸钠溶液等；其含量为0-20重量份。
9.按照权利要求8所述的催化剂，其中所述的粘结剂的含量为0-10重量份。
10.按照权利要求1-9任一项所述的催化剂的制备方法，将活性组分，助活性助分、载体及粘结剂按上述配比混合，搅拌均匀并成型，再经干燥和焙烧即得。
全文摘要
本发明公开了一种新型的制氧催化剂及其制备方法。该催化剂由活性组分、助活性组分、载体及粘结剂四种组分经混合搅拌均匀，在一定温度下干燥、焙烧即可。该种催化剂既可用于间歇操作制氧器，又可用于半连续或连续制氧器，具有较好的产氧性能，活性好，稳定性好。
文档编号C01B13/02GK1122308SQ9511619
公开日1996年5月15日 申请日期1995年11月14日 优先权日1995年11月14日
发明者林民 申请人:北京司麦特电子仪器有限公司