以鍶鋁石氧化物為涂層的蜂窩陶瓷型鈣鈦礦整體催化劑的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種以鍶鋁石氧化物為涂層的蜂窩陶瓷型鈣鈦礦整體催化劑的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：（１）將鍶鋁石氧化物與醇溶劑混合制得涂層漿液，通過浸漬在蜂窩陶瓷表面負載目標含量的鍶鋁石氧化物，干燥、焙燒得含有鍶鋁石氧化物涂層的蜂窩陶瓷載體；（２）將鈣鈦礦型氧化物與水混合制得活性組分漿液，通過浸漬在含有鍶鋁石氧化物涂層的蜂窩陶瓷載體表面負載目標含量的鈣鈦礦型氧化物，干燥、焙燒即得所述整體催化劑。本發明專利技術以醇作為溶劑配制涂層漿液，能夠維持鍶鋁石氧化物的表面結構，實現其與蜂窩陶瓷的緊密接觸和有效涂敷，所制得的整體催化劑在催化活性、熱穩定性等方面均有了明顯的提高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種催化燃燒催化劑的制備方法，具體涉及一種以鍶鋁石氧化物 為涂層的蜂窩陶瓷型鈣鈦礦整體催化劑的制備方法。
技術介紹
催化燃燒作為一種廢氣處理技術，可有效地除去廢氣中含有的小分子揮發性 的有機物，將它們在較低溫度下完全氧化為C02和H20。近年來，這一技術隨 著人們對環境問題的重視，在國內外得到了很多的研究。催化燃燒的關鍵在于催化劑的效率，開發出高效的催化劑是催化燃燒技術的 關鍵，目前所研究的催化劑按照活性組分種類可以分為貴金屬催化劑和非貴金屬 氧化物催化劑等。目前在實際中，為了增加燃燒催化劑的機械強度和降低壓降， 一般要把這些活性組分涂敷到骨架材料如堇青石蜂窩陶瓷上，制成整體催化劑來 使用。而為了增加活性組分與堇青石之間的粘附性，還需要在進青石表面先涂上 一層涂層作為載體，然后再負載活性組分。？A1203因具有良好的粘附性和較大 的比表面積，成為最常用的涂層材料之一，但Y-Al203的熱穩定性比較差，高溫 下會與活性組分作用，從而影響催化劑的性能，因此為提高其熱穩定性，還需要 對？A1203的表面進行修飾，或者使用其它的涂層。添加其它助劑如Zr02， MgO， La203; Ce02等堿土金屬及稀土元素氧化物等是常用的手段，例如中國專利 CN1488435采用堿土金屬和二氧化硅作為助劑，中國專利CN1415410，則采取 Ti02， Zr02等作為助劑，均具有比較好的效果，中國專利CN1卯3428A則制備 了 Ce02氧化物，作為新的涂層材料，而此前專利技術人所在課題組所制備的具有六 鋁酸鹽晶體結構的Sra3Bao.5Lao,2MnAluCh9涂層，也取得了比較好的結果(高校化學工程學報，22(2008):954-959)，但六鋁酸鹽的缺點之一是制備需要經過1200 °C 以上的高溫焙燒，經過這一處理之后比表面積會非常小。中國專利申請CN 101439290A公開了一種蜂窩陶瓷型鈣鈦礦催化燃燒催化 劑及其制備和應用，該催化劑是以帶金屬氧化物涂層的蜂窩陶瓷為載體，負載有 組成為Lai.xSrxCoyMni-y03 (x=0 0.7， y=0 0.7)的催化活性組份，所述的帶金 屬氧化物涂層的蜂窩陶瓷是在堇青石材質的蜂窩陶瓷表面負載有y-Al203、 CemZ^mOs (m=0.1~0.8)、 LaMnAlu019、 BaMnAlnOw或Sr12Al14021 (結構為 12SrO7Al203)的金屬氧化物涂層。該催化劑的制備是先將涂層材料與水、有機 酸制成涂層漿液，然后通過浸漬法在蜂窩陶瓷表面制得涂層。然而事實上,由于 12SrO7Al203表面堿性極強，在和水混合時非常容易和水發生水解，導致其表面 結構產生變化、破壞，以至于形成漿液后無法和蜂窩陶瓷實現良好的接觸，在涂 敷焙燒時非常容易脫落，經過高溫環境后也易于和活性組分產生作用，難以起到 有效支撐活性組分和提高催化劑熱穩定性的作用。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于提供一種新型的以鍶鋁石氧化物為涂層的蜂 窩陶瓷型鈣鈦礦整體催化劑的制備方法，以維持鍶鋁石氧化物在制成漿液時的表 面結構，實現其與蜂窩陶瓷的緊密接觸和有效涂敷。為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案一種以鍶鋁右氧化物為涂層的蜂窩陶瓷型f丐鈦礦整體催化劑的制備方法，所 述的蜂窩陶瓷型鈣鈦礦整體催化劑是以蜂窩陶瓷為載體，在載體表面包覆鍶鋁石 氧化物涂層，然后再在鍶鋁石氧化物涂層上負載活性組分鈣鈦礦型氧化物，所述 鍶鋁石氧化物的化學式為12SrO7Al203;所述整體催化劑中，鍶鋁石氧化物涂層 與蜂窩陶瓷的質量比為0.02 0.2: 1，優選為0.05 0.1: 1，鈣鈦礦型氧化物與蜂窩陶瓷的質量比為0.02 0.2: 1，優選為0.05 0.1: 1;所述的制備方法包括如下步驟(1) 將鍶鋁石氧化物與C1 C4的醇溶劑混合制得涂層漿液，通過浸漬在蜂窩陶瓷表面負載鍶鋁石氧化物，干燥后于600 90(TC焙燒1 6小時，即得含有目標含量的鍶鋁石氧化物涂層的蜂窩陶瓷載體；(2) 將鈣鈦礦型氧化物與水混合制得活性組分漿液，通過浸漬在含有鍶鋁石氧化物涂層的蜂窩陶瓷載體表面負載鈣鈦礦型氧化物，干燥后于600 900°C焙燒1 6小時，即得負載有目標含量的鈣鈦礦型氧化物的以鍶鋁石氧化物為涂層的蜂窩陶瓷型鈣鈦礦整體催化劑。本專利技術以蜂窩陶瓷作為載體，所述的蜂窩陶瓷優選使用堇青石蜂窩陶瓷。本專利技術采用的鍶鋁石氧化物，屬于鈣鋁石型氧化物，通式為12MO7Al203，是一種由A104和N^+結合而成的晶體，每個晶胞含有兩個通式單位的元素(4+' 202》，其中的^24八128064]4+組成內徑約為0.4 nm的12個籠，并構成鈣鋁石的主要骨架結構，而剩余的兩個02—則成為自由氧。12MO7Al203在相對較低的溫度(800 1100°C)下即可生成，而其本身熱穩定性又比較高，不僅如此，其骨架結構外的兩個自由氧，還可以在反應時提供給催化劑作為氧源，因此選取該物質作為涂層，不但可以在高溫下穩定活性組分結構，還可以促進整體催化劑活性的提高。本專利技術中的鍶鋁石氧化物12SrO7Al203，其制備方法采用固相反應法，可按照如下步驟進行制備首先按摩爾比為1: 2的比例分別將一定量Sr(N03)2和NaOH溶于去離子水中，室溫攪拌下向Sr(N03)2溶液中緩慢滴加NaOH至終點，靜止結晶，去離子水和無水乙醇洗滌，烘干，將所得樣品與八1203按鈣鋁石所需化學計量比例混合，球磨，氮氣保護下于一定溫度下(600 90(TC)焙燒后得到鈣鋁石材料。本專利技術以鈣鈦礦型氧化物為整體催化劑的活性組分，所謂鈣鈦礦型氧化物即為具有鈣鈦礦晶體結構的復合金屬氧化物，其化學組成可用AB03來表達，晶體結構為立方晶系，它是一種具有獨特物理性和化學性質的新型無機非金屬材料。A位一般是稀土或堿土元素離子，B位為過渡元素離子，A位和B位皆可被半徑相近的其他金屬離子部分取代而保持其晶體結構基本不變。具有鈣鈦礦晶體結構的復合金屬氧化物催化劑具有多種制備方法，如機械混合法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、燃燒法等，本領域技術人員可以根據不同的要求進行選擇。本專利技術推薦使用的鈣鈦礦型氧化物的化學式為AB03，其中A為La和Sr元素中的一種或者兩種的混合，B為Co、 Fe和Mn元素中的一種或者幾種的混合；優選鈣鈦礦型氧化物為LaxSn.xMn03， x取0~1 。本專利技術在涂層漿液的制備過程中，以C1 C4的醇為溶劑，比如甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇等，優選乙醇。進一步，本專利技術推薦涂層衆液的質量濃度(即涂層漿液中鍶鋁石氧化物的質量百分比)為1~20%，所述的涂層槳液按照如下方法制備將鍶鋁石氧化物與醇溶劑按照比例混合，球磨1~3小時得到涂層漿液。提高涂層漿液的濃度有助于提供浸漬效率。本專利技術通過浸漬法在蜂窩陶瓷的表面負載上鍶鋁石氧化物，即將蜂窩陶瓷浸入涂層漿液中，浸漬5 30分鐘后取出，在空氣中晾干。然后推薦在100~140°C干燥6 18小時，更優選在100 120'C干燥6 12小時。步驟(1)所述的焙燒條件優選為于800 900。C焙燒1 6小時。為使得能負載上目標含量的鍶鋁石氧化物，可以重復上述浸漬、晾干、干燥、焙燒的步驟，直至負載上目標含量的鍶鋁石氧化本文檔來自技高網...

【技術保護點】
以鍶鋁石氧化物為涂層的蜂窩陶瓷型鈣鈦礦整體催化劑的制備方法，其特征在于所述的蜂窩陶瓷型鈣鈦礦整體催化劑是以蜂窩陶瓷為載體，在載體表面包覆鍶鋁石氧化物涂層，然后再在鍶鋁石氧化物涂層上負載活性組分鈣鈦礦型氧化物，所述鍶鋁石氧化物的化學式為１２ＳｒＯ.７Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］；所述整體催化劑中，鍶鋁石氧化物涂層與蜂窩陶瓷的質量比為０．０２～０．２∶１，鈣鈦礦型氧化物與蜂窩陶瓷的質量比為０．０２～０．２∶１；所述的制備方法包括如下步驟：　（１）將鍶鋁石氧化物與Ｃ１～Ｃ４的醇溶劑 混合制得涂層漿液，通過浸漬在蜂窩陶瓷表面負載上鍶鋁石氧化物，干燥后于６００～９００℃焙燒１～６小時，得到含有目標含量的鍶鋁石氧化物涂層的蜂窩陶瓷載體；　（２）將鈣鈦礦型氧化物與水混合制得活性組分漿液，通過浸漬在含有鍶鋁石氧化物涂層的蜂 窩陶瓷載體表面負載鈣鈦礦型氧化物，干燥后于６００～９００℃焙燒１～６小時，得到負載有目標含量的鈣鈦礦型氧化物的以鍶鋁石氧化物為涂層的蜂窩陶瓷型鈣鈦礦整體催化劑。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張澤凱，王占龍，劉華彥，盧晗鋒，陳銀飛，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：86[中國|杭州]