铬钴复合氧化物催化剂及其制备和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种铬钴复合氧化物催化剂及其制备和应用，采用溶胶凝胶法制备单纯铬或钴氧化物催化剂，铬前躯体或钴前驱体溶解于去离子水中，加入螯合剂搅拌，直到产生凝胶，干燥，煅烧，获得铬或钴氧化物粉末催化剂；浸渍法制备铬钴复合氧化物前驱体，铬前驱体或钴前驱体分别溶解于水中，获得铬溶液或钴溶液，钴粉末氧化物放入铬溶液中，铬粉末氧化物放入钴溶液中，静置，干燥，焙烧，获得钴载铬或铬载钴复合氧化物催化剂。该催化剂能够在常温常压催化氧化NO为NO2，获得极高的转化率。
【专利说明】铬钴复合氧化物催化剂及其制备和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铬钴复合氧化物催化剂及其制备和应用，主要针对环境中的NO催化氧化，适用于空气污染物的消除，在环境净化领域具有应用前景。
【背景技术】
[0002]随着我国城市化进程的快速发展，城市机动车保有量也在不断攀升。随之造成的环境污染也日益严重，2009年全国机动车排放污染物5143.3万吨，其中一氧化碳4018.8万吨，碳氢化合物482.2万吨，氮氧化物583.3万吨，颗粒物59.0万吨。可见氮氧化物(NOx)就是其中主要污染物之一。
[0003]目前已投入规模化工程应用的NOx末端治理技术主要是选择性催化还原法、吸附法、吸收法。消除率可达80%以上，可将污染气体中的NOx浓度从1000 ppm左右降到100-200ppm,不过,它无法应用于低温(≤2000C )或低浓度(≤200ppm) NOx的净化。即使通过吸附的方法，由于汽车排放的NOx中，90%以上为NO，而NO在常温以上为超临界流体，其物理吸附作用很弱，因此，NOx净化效果依然较差，而且吸附并未改变NO的存在状态，将其从吸附剂中脱附后，还是要面临NO的治理问题，并不能彻底解决NOx污染问题。而通过酸碱中和反应的吸收法简单易行，并可将污染物NOx转化为商业产品，变废为宝，极具应用前景。该法的使用前提是，将NO部分氧化为NO2,得到NO2占比重为50-60%的NOx气体，这样才有利于进行高效的吸收。目前NO催化氧化温度通常在200°C以上，常温几乎无法使其转化。较长使用的NO催化氧化材料是活性炭纤维，但是效率较低。因此在本发明中，我们在以前开发的铬基催化剂基础 上，进一步开发了一种铬钴复合氧化物催化材料，实现了 NO常温常压的高效催化氧化，目前尚无报道。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种铬钴复合氧化物催化剂及其制备和应用。
[0005]一种铬钴复合氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)采用溶胶凝胶法制备单纯铬或钴氧化物催化剂，具体为:
溶胶凝胶法:称取铬前躯体2.38克或钴前驱体2.91克溶解于100毫升去离子水中，同时加入4.2克螯合剂，在60-80°C搅拌，直到产生凝胶为止，60-150°C干燥12小时，200-600°C煅烧2-6小时，获得铬或钴氧化物粉末催化剂；
(2)浸溃法制备铬钴复合氧化物前驱体，具体为:
称取铬前驱体0.9876克或钴前驱体3.8293克分别溶解于2毫升水中，获得铬溶液或钴溶液，再称取步骤(1)获得的钴或铬粉末氧化物1.0克，钴粉末氧化物放入铬溶液中，铬粉末氧化物放入钴溶液中，静置12-24小时，再放入60-150°C烘箱干燥12-24小时，200-600°C焙烧2-6小时，获得钴载铬或铬载钴复合氧化物催化剂。
[0006]所述铬前驱体为硝酸铬、或氯化铬；所述钴前驱体为硝酸钴，或氯化钴。[0007]所述螯合剂为柠檬酸，乙二胺四乙酸，乙二醇醚，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯中的一种或两种。
[0008]一种由上述方法制备得到的铬钴复合氧化物催化剂。
所述铬钴复合氧化物催化剂在一氧化氮常温催化氧化反应中的应用。
[0009]所述催化剂应用时的反应气氛为5-30 ppm NO，其余为空气。
[0010]反应活性评价:称取0.5 g上述所获得的催化剂在环境温度开始通入反应气，进行活性测试，总流量为≥720 ml/min (STP)。
[0011]所述催化剂用于NO催化氧化反应，能在常温吸附催化氧化NO。25 °C能使NO高效催化氧化，转化率达到80%。
[0012]本发明催化剂具有反应活性高，可实现常温催化氧化的特点，能够极大的催化氧化NO，使之高效转化，这实现了常温催化氧化NO反应，对其进行常温消除。本发明催化剂原料易得，工艺简单，具有很好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例1、2、3、4制备催化剂的NO催化氧化反应活性结果，其中?为实施例1中的铬担载钴催化剂，▲为实施例1中的钴担载铬催化剂，为实施例4中的铬钴催化剂。
【具体实施方式】
[0014]以下实例用于更详细地说明本发明，但本发明并不限于此。
[0015]实施例1:
采用溶胶凝胶法制备单纯Cr或Co氧化物催化剂，具体为:
溶胶凝胶法:称取铬前躯体2.38g或钴前驱体2.91g溶解于100 ml去离子水中，同时加入4.2g柠檬酸，在80°C搅拌，直到产生凝胶为止，100°C干燥12 h，400°C煅烧4 h，获得铬和钴氧化物粉末催化剂。
[0016]浸溃法制备铬钴复合氧化物前驱体，具体为:
称取铬前驱体0.9876g和钴前驱体3.8293g溶解于2ml水中，获得铬溶液和钴溶液，再称取上述获得的钴和铬粉末氧化物1.0g，分别放入铬和钴溶液中，静置24h，再放入100°C烘箱干燥24h，400°C焙烧4h，获得钴载铬和铬载钴氧化物粉末催化剂。
[0017]称取0.5g上述所获得的催化剂在常温开始通入反应气，进行活性测试，气体组成为15 ppm NO，其余为空气，总流量为≥720 ml/min (STP)。
[0018]实施例2:
与实施例1相比较，不同的是加入螯合剂为柠檬酸和EDTA，其他物料用量和操作条件与实施例1相同。
[0019]实施例3:
与实施例1相比较，不同的是加入螯合剂为柠檬酸和乙二醇醚(F127)，其他物料用量和操作条件与实施例1相同。
[0020]实施例4:
采用溶胶凝胶法制备CrCo复合氧化物催化剂，具体为: 称取铬前躯体2.38g和钴前驱体2.91g溶解于100 ml去离子水中，同时加入4.2g螯合齐U，在80°C搅拌，直到产生凝胶为止，100°C干燥12 h，400°C煅烧4 h，获得铬钴复合氧化物粉末催化剂。
[0021]以上实施例1和4的结果示于图1，从图1中可以看到，铬钴复合氧化物催化剂，不论是铬载钴催化剂，钴载铬还是铬钴复合氧化物催化剂都在常温实现了 NO的催化氧化，转化率可达80%，本发明催化剂提高了常温常压催化氧化NO的活性，为以后催化剂的放大生产，提供了非常好的实际应用前景。
【权利要求】
1.一种铬钴复合氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)采用溶胶凝胶法制备单纯铬或钴氧化物催化剂，具体为: 溶胶凝胶法:称取铬前躯体2.38克或钴前驱体2.91克溶解于100毫升去离子水中，同时加入4.2克螯合剂，在60-80°C搅拌，直到产生凝胶为止，60-150°C干燥12小时，200-600°C煅烧2-6小时，获得铬或钴氧化物粉末催化剂； (2)浸溃法制备铬钴复合氧化物前驱体，具体为: 称取铬前驱体0.9876克或钴前驱体3.8293克分别溶解于2毫升水中，获得铬溶液或钴溶液，再称取步骤(I)获得的钴或铬粉末氧化物1.0克，钴粉末氧化物放入铬溶液中，铬粉末氧化物放入钴溶液中，静置12-24小时，再放入60-150°C烘箱干燥12-24小时，200-600°C焙烧2-6小时，获得钴载铬或铬载钴复合氧化物催化剂。
2.按照权利要求1所述铬钴复合氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述铬前驱体为硝酸铬、或氯化铬；所述钴前驱体为硝酸钴，或氯化钴。
3.按照权利要求1所述铬钴复合氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述螯合剂为柠檬酸，乙二胺四乙酸，乙二醇醚，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯中的一种或两种。
4.一种由权利要求1-3任意一项所述方法制备得到的铬钴复合氧化物催化剂。
5.由权利要求4所述铬钴复合氧化物催化剂在一氧化氮常温催化氧化反应中的应用。
【文档编号】B01D53/86GK103990459SQ201410206812
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】何丹农, 刘爽, 赵昆峰, 高振源, 董亚梅, 王婷 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司