专利名称：甲烷选择催化还原氧化氮催化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一类复合金属氧化物催化剂，用于CH4选择还原NO，以除去汽车尾气中的NO。
NO是汽车尾气中一种主要的污染物，它不但是一种致癌物质，而且大气污染的主要来源，与酸雨、臭氧层空洞和温室效应密切相关，如何用催化方法来消除汽车尾气的NO，近几年来在全世界范围内受到了广泛的重视。
目前已经商业化了的汽车尾气处理催化剂为以Pt、Rh等贵金属为主要组分的三效催化剂，它的特点是能在一定空燃比下将尾气中的CO、NOx及烃类化合物的同时净化率达到90％以上，可是此类催化剂成本高，在高空燃比下活性不高。近年来消除NO的研究转移到烃类选择还原上来，Iwamoto等人报道了一种目前活性最好的烃类选择催化还原催化剂-Cu-ZSM-5分子筛，它有较高的低碳烃类(除CH4外)选择还原NO活性，500℃时，NO的转化率可达到60％以上。J.N.Armor等人研究了Co-ZSM-5分子筛上的CH4选择还原NO反应，认为钴离子交换的ZSM-5分子筛有较高的CH4选择还原NO活性。但是分子筛催化剂存在热稳定性不高，抗H2O、SO2能力差等缺点。M.C.Kung等人认为，复合氧化物催化剂要比分子筛催化剂有更好的应用前景。
罗孟飞等(Indian J.Chem.,Vol.34A,September 1995,pp740-742)报道了MgO负载的贵金属催化剂上的CH4选择还原NO反应性能，得到了比较好的结果，NO转化率大于90％,N2选择性大于70％。
本发明的目的在于改进现有CH4选择还原NO催化剂的不足之处，而提供一种甲烷选择催化还原氧化氮催化剂，这种复合金属氧化物催化剂相比分子筛催化剂有较高的稳定性，抗H2O、SO2能力强，有很高的CH4选择还原NO反应性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的催化剂活性组分为CuO，载体选用MgO,BaO,CaO等碱土金属氧化物。
本发明用通式为CuO/AE的催化剂，其中AE为MgO,BaO,CaO等碱土金属氧化物，CuO含量为20-50(质量)％，余量为载体。
本发明采用的催化剂为CuO/AE,AE为MgO,BaO,CaO等碱土金属氧化物，由金属硝酸盐共沉淀法制备，沉淀剂为Na2CO3。具体方法为，按催化剂中的CuO,AE载体所占的质量分数称取一定量的Cu(NO3)2·3H2O和Mg,Ba,Ca等碱土金属的硝酸盐，溶于适量蒸馏水中，然后缓慢加入适量的饱和的Na2CO3溶液，使沉淀完全，抽滤，并用水洗涤滤饼多次，洗去过量的Na2CO3，在100～150℃烘干后，在马福炉中400～700℃焙烧2～8小时，冷却后粉碎一定的目数。
本发明的催化剂在NO和CH4比为2～4，反应温度为200～500℃条件下，可将NO有效地转化为N2。
实验中采用小反应评价装置，反应器为内径为7毫米石英管，催化剂装量为0.1～2.0克，用厦门大学生产的XCC系列温度控制仪来控制反应温度。原料气流速由质量流速计控制。美国Finnigan MAT公司的ITD质谱在线检测气体中的氧化氮的减少。
本发明的催化剂为氧化物催化剂，不含Pt,Rh等贵金属，成本低，制备方法简单，在200～500℃时，CH4可有效地将NO转化为N2，热稳定性好。
本发明NO的转化率大于95％,N2的选择性大于70％。
为了进一步阐述本发明，特提供强下实例。显然，本发明的实施方式并不限于下述实例。
实例1分别称取10克Cu(NO3)2·3H2O和25克Mg(NO3)2·6H2O，同时溶于80℃、400毫升的蒸馏水中，再在不断搅拌下缓慢加入适度过量的饱和的Na2CO3溶液至沉淀完全，抽滤，并洗涤滤饼多次，洗去过量的Na2CO3，将滤饼在120℃烘干，移入马福炉，在600℃焙烧4小时，冷却后筛分为0.28～0.45微米的颗粒备用。
取0.2克催化剂放入石英反应器中，NO和CH4比为4∶1，反应温度为400℃,NO转化率为99.3％,N2选择性为82.8％。
实例2
分别称取10克Cu(NO3)2·3H2O和10克Ba(NO3)2，同时溶于80℃、400毫升的蒸馏水中，再在不断搅拌下缓慢加入适度过量的饱和的Na2CO3溶液至沉淀完全，抽滤，并洗涤滤饼三次，洗去过量的Na2CO3，将滤饼在120℃烘干，移入马福炉，在650℃(焙烧4小时，冷却后筛分为0.28～0.45微米备用。
催化剂的活性评价方法同实例1,NO转化率为99.4％,N2选择性为72.6％。
实例3分别称取10克Cu(NO3)2·3H2O和15克Ca(NO3)2·4H2O，同时溶于80℃、400毫升的蒸馏水中，再在不断搅拌下缓慢加入适度过量的饱和的Na2CO3溶液至沉淀完全，抽滤，并洗涤滤饼三次，洗去过量的Na2CO3，将滤饼在120℃烘干，移入马福炉，在700℃焙烧7小时，冷却后筛分为0.28～0.45微米备用。
催化剂的活性评价方法同实例1,NO转化率为99.4％,N2选择性为72.9％。
实例4分别称取10克Cu(NO3)2·3H2O和30克Mg(NO3)2·6H2O，同时溶于80℃、500毫升蒸馏水中，催化剂的制备步骤和方法同实例1。
催化剂的活性评价方法同实例1,NO转化率为97.5％,N2选择性为79.2％。
实例5分别称取10克Cu(NO3)2·3H2O和15克Ba(NO3)2，溶于80℃、500毫升蒸馏水中，催化剂的制备步骤和方法同实例2。
催化剂的活性评价方法同实例1,NO的转化率为98.5,N2选择性为75.5。
权利要求
1.一种甲烷选择还原NO的催化剂，其特征活性组分为CuO，载体为MgO,BaO,CaO等碱土金属氧化物，CuO的含量为20-50(质量)％。
2.如权利要求1所说的催化剂的制备方法，其特征是共沉淀法制备，沉淀剂为Na2CO3。
全文摘要
本发明公开了一种CH
文档编号B01J23/76GK1223902SQ98125748
公开日1999年7月28日 申请日期1998年12月16日 优先权日1998年12月16日
发明者王拴紧, 刘育, 李树本 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所