丙烷完全氧化催化剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】一种丙烷完全氧化催化剂的制备方法，将1mol/L的过渡金属盐溶液逐滴滴入化学计量比的1mol/L碳酸钠溶液中，20-80℃反应1-3小时，去离子水洗涤至中性，60-100℃干燥，300-500℃焙烧3-6小时，即可得到丙烷完全氧化催化剂；所述化学计量比为Co2+,Mn2+,Cu2+,Ni2+与CO32-的摩尔比分别为=1:1；Fe3+,Cr3+与CO32-的摩尔比分别为=2:3。该发明所得过渡金属氧化物，可应用于C3H8、C3H6、CH4等各种烃类的完全催化氧化反应，具有较好的反应活性。
【专利说明】丙烷完全氧化催化剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及催化剂【技术领域】，尤其是涉及一种丙烷完全氧化催化剂及其制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]随着机动车保有量的逐年增加，机动车尾气(PM (颗粒物)、CO、NOx和HC (碳氢化合物))已成为城市空气的主要污染源之一。近年来，为了解决交通压力，建造了越来越多的地下停车场、过街甬道和隧道等半封闭空间，其中污染物积累更加严重，半封闭空间的空气污染治理与防治问题亟待解决。
[0003]目前，国内外对于半封闭空间的空气治理主要有两种方案:第一，建立大风量高空排风塔；第二，空间内部加装除尘和污染物净化装置(催化或吸附富集)。高空排风塔虽然应用最多，但只是稀释了污染物，并没有从本质上进行治理，已经不再是半封闭空间污染治理的首选方案。而除尘与催化一体化方案，彻底消除了污染物，拥有更为广阔的应用前景。
[0004]在除尘与催化一体化方案中，HC的完全催化氧化挑战最大。HC结构稳定，完全催化氧化温度一般在300°C以上，因此，开发更为高效的HC完全氧化催化剂具有非常重要的理论与实际意义。
[0005]
【发明内容】
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种丙烷完全氧化催化剂及其制备方法和应用。
[0006]一种丙烷完全氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
将lmol/L的过渡金属盐溶液逐滴滴入化学计量比的lmol/L碳酸钠溶液中，20_80°C反应1-3小时，去离子水洗涤至中性，60-100°C干燥，300-500°C焙烧3_6小时，即可得到丙烷完全氧化催化剂；所述化学计量比为Co2+，Mn2+，Cu2+，Ni2+与CO广的摩尔比分别为=1:1 ;Fe3+，Cr3+与CO,的摩尔比分别为=2:3。
[0007]所述的过渡金属盐为Co2+，Mn2+，Cu2+，Ni2+，Fe3+，Cr3+的硝酸盐，或氯化物。
[0008]一种丙烷完全氧化催化剂，根据上述任一所述方法制备得到。
[0009]丙烷完全氧化催化剂应用于丙烷、丙烯、甲烷各种烃类的完全催化氧化反应。
[0010]反应活性顺序为四氧化三钴(Co3O4) >钴锰复合氧化物(CoMnOx) >钴铬复合氧化物(CoCrOx) ~氧化猛(MnOx (MnO2和少量Mn2O3)) >氧化镍(NiO) ~钴铜复合氧化物(CoCuOx) ^氧化铬(无定形，CrOx) >氧化铜(CuO) >氧化铁(Fe2O3)15
[0011]本发明以丙烷为模拟污染物，针对HC完全催化氧化反应温度过高的现状，通过研究不同过渡金属氧化物的HC完全氧化催化性能，找到一种高效的HC完全氧化催化剂。该催化剂适用于地下停车场和隧道等半封闭空间中低浓度HC的净化。
[0012]本发明具有经济廉价，制备简单，催化剂反应活性高等优点。最优Co3O4催化剂，在原料气空速为100000 mLg-^th—1，丙烷浓度为20 ppm的条件下，220°C即可实现90%以上的转化。【具体实施方式】
[0013]实施例1:
称取3.18g的Na2CO3溶解于30mL去离子水中，配制lmol/L Na2CO3溶液；称取8.0Og的Cr(NO3)3.9H20溶于20mL去离子水中，配制lmol/L铬溶液；将铬溶液逐滴滴入碱溶液中，50°C水浴中反应lh，去离子水洗涤至中性，100°C干燥，300°C焙烧3h，得CrOx。
[0014]实施例2:
称取2.12g的Na2CO3溶解于20mL去离子水中，配制lmol/L Na2CO3溶液；将7.16g 50%质量分数的Mn (NO3) 2溶液稀释成20mL lmol/L锰溶液；将锰溶液逐滴滴入碱溶液中，50°C水浴中反应lh，去离子水洗涤至中性，100°C干燥，300°C焙烧3h，得MnOx。
[0015]实施例3:
称取3.18g的Na2CO3溶解于30mL去离子水中，配制lmol/L Na2CO3溶液；称取8.08g的Fe (NO3)3.9H20溶于20mL去离子水中，配制lmol/L铁溶液；将铁溶液逐滴滴入碱溶液中，50°C水浴中反应lh，去离子水洗涤至中性，100°C干燥，300°C焙烧3h，得Fe203。
[0016]实施例4:
称取2.12g的Na2CO3溶解于20mL去离子水中，配制lmol/L Na2CO3溶液；称取5.82g的Co (NO3)2.6H20溶于20mL去离子水中，配制lmol/L钴溶液；将钴溶液逐滴滴入碱溶液中，50°C水浴中反应lh，去离子水洗涤至中性，100°C干燥，300°C焙烧3h，得Co304。
[0017]实施例5:
称取2.12g的Na2CO3溶解于20mL去离子水中，配制lmol/L Na2CO3溶液；称取5.82g的Ni (NO3)2.6H20溶于20mL去离子水中，配制lmol/L镍溶液；将镍溶液逐滴滴入碱溶液中，50°C水浴中反应lh，去离子水洗涤至中性，100°C干燥，300°C焙烧3h，得NiO。
[0018]实施例6:
称取2.12g的Na2CO3溶解于20mL去离子水中，配制lmol/L Na2CO3溶液；称取4.83g的Cu(NO3)2.3H20溶于20mL去离子水中，配制lmol/L铜溶液；将铜溶液逐滴滴入碱溶液中，50°C水浴中反应lh，去离子水洗涤至中性，100°C干燥，300°C焙烧3h，得CuO。
[0019]实施例7:
称取4.24g的Na2CO3溶解于40mL去离子水中，配制lmol/L Na2CO3溶液；称取5.82g的Co (NO3) 2.6Η20和8.0Og的Cr(NO3)3.9Η20溶于40mL去离子水中，配制阳离子浓度为Imol/L的钴铬混合溶液；将钴铬混合溶液逐滴滴入碱溶液中，50°C水浴中反应lh，去离子水洗涤至中性，100°C干燥，300°C焙烧3h，得CoCrOx。
[0020]实施例8:
称取4.24g的Na2CO3溶解于40mL去离子水中，配制lmol/L Na2CO3溶液；称取5.82g的Co (NO3)2.6H20和7.16g 50%质量分数的Mn (NO3) 2溶液，配制阳离子浓度为lmol/L的钴锰混合溶液40mL ;将钴锰混合溶液逐滴滴入碱溶液中，50°C水浴中反应lh，去离子水洗涤至中性，100°C干燥，300°C焙烧 3h，得 CoMnOx。
[0021]实施例9:
称取4.24g的Na2CO3溶解于40mL去离子水中，配制lmol/L Na2CO3溶液；称取5.82g的Co (NO3)2.6Η20和4.83g的Cu(NO3)2.3Η20溶于40mL去离子水中，配制阳离子浓度为Imol/L的钴铜混合溶液；将钴铜混合溶液逐滴滴入碱溶液中，50°C水浴中反应lh，去离子水洗涤至中性，100°C干燥，300°C焙烧3h，得CoCuOx。
[0022]对比例1:
TiO2 (P25)，购买于德固赛(Degussa)公司。
[0023]应用例1:
催化剂催化性能评价是在内径8_，长250_的石英管反应器中进行。原料气空速为100000 HiLg4eat IT1，丙烷浓度20ppm，平衡气为空气。催化性能测试结果见表1。
[0024]表1过渡金属氧化物的丙烷完全催化氧化反应活性。
【权利要求】
1.一种丙烷完全氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 将lmol/L的过渡金属盐溶液逐滴滴入化学计量比的lmol/L碳酸钠溶液中，20_80°C反应1-3小时，去离子水洗涤至中性，60-100°C干燥，300-500°C焙烧3_6小时，即可得到丙烷完全氧化催化剂；所述化学计量比为Co2+，Mn2+，Cu2+，Ni2+与CO广的摩尔比分别为=1:1 ;Fe3+，Cr3+与CO,的摩尔比分别为=2:3。
2.根据权利要求1所述丙烷完全氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述的过渡金属盐为Co2+，Mn2+，Cu2+，Ni2+，Fe3+，Cr3+的硝酸盐，或氯化物。
3.一种丙烷完全氧化催化剂，其特征在于，根据上述任一权利要求所述方法制备得到。
4.根据权利要求3所述丙烷完全氧化催化剂应用于丙烷、丙烯、甲烷各种烃类的完全催化氧化反应。
【文档编号】B01J23/75GK103990460SQ201410206970
【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, 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