低濃度C1/C2有機排放物完全氧化催化劑及制備方法技術

涉及一種工業廢氣及汽車尾氣催化燃燒處理的完全氧化催化劑。含Ａｇ↓［２］Ｏ，Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］，Ｍｎ↓［２］Ｏ↓［３］，ＳｒＯ及γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，表示為Ａｇ／Ｌａ－Ｓｒ－Ｍｏ－Ｏ或Ａｇ／Ｌａ－Ｓｒ－Ｍｎ－Ｏ／γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，各金屬組份的摩爾百分數為Ａｇ０．１～２０．０ｍｏｌ％，Ｌａ０．６～５０．０ｍｏｌ％，Ｍｎ１．０～７０．０ｍｏｌ％，Ｓｒ０．４～４５．０ｍｏｌ％，Ａｌ０～９５．０ｍｏｌ％。本發明專利技術的催化劑對低濃度Ｃ↓［１］／Ｃ↓［２］有機排放物的完全氧化具有高而穩定的催化活性和反應深度及低的工作溫度，氧化產物幾乎全為ＣＯ↓［２］，其他可能的部分氧化產物如甲醛或乙醛的含低至ＧＣ檢測極限下，且催化劑制作簡便、重復性好。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于工業排放的有機廢氣及汽車尾氣進行催化燃燒處理的完全氧化催化劑及其制備方法?，F代工業生產中排放的有機廢氣及汽車尾氣對大氣環境造成極大污染，人們常采用催化燃燒的方法對這些氣體在排入大氣之前先作完全氧化處理。文獻曾有將Rh，Pd，Pt，Ag或Cu，Cr，Mn等過渡金屬負載在γ-Al2O3上，作為這些有機排放物完全氧化的報道。汪仁等(燃料化學學報，25(1997)，533-538)報道了Pd/γ-Al2O3催化劑上甲醇的催化燃燒，在常壓，甲醇進料濃度為0.2mol％，O2/CH3OH摩爾比為3，空速為18000h-1的反應條件下，0.1wt％Pd/γ-Al2O3催化劑上甲醇氧化的T50和T95(即甲醇轉化率分別達50％和95％的反應溫度)分別為398K和453K。Yao(Ind.Eng.Chem.Process Des.Dev，23(1984)，60-67)報道了6.7wt％Ag/γ-Al2O3催化劑上，在含0.14％C2H5OH-1％O2-98.86％惰性氣(摩爾百分數)的反應原料氣，空速為20000h-1的反應條件下，乙醇氧化的T50和T95溫度分別為599K和653K。負載型貴金屬(Pt，Rh，Pd等，多以γ-Al2O3為載體)催化劑具有活性高等優點，但因價格昂貴其應用受一定限制，尋找非貴金屬催化劑一直是環境催化的努力目標，其中鈣鈦礦型氧化物是較具應用前景的方向之一。四十多年來這一領域的基礎研究已取得長足進展(Tejuca等Adv.Cata1.36(1989)237-328)，但在鈣鈦礦型氧化物基質中引入Ag組份的催化劑則鮮見報道。本專利技術的目的旨在開發一種對低濃度C1/C2有機排放物的催化燃燒具有高的催化活性和反應深度，以及低的工作溫度等特點的Ag修飾鈣鈦礦型氧化物基催化劑。本專利技術所述的催化劑含Ag2O，La2O3，Mn2O3，SrO，以及γ-Al2O3等組份，表示為Ag/La-Sr-Mn-O或Ag/La-Sr-Mn-O/γ-Al2O3，各金屬組份在金屬總量中所占摩爾百分數為Ag0.1～20.0mol％，最好是1.0～15.0mol％，尤其是3.0～10.0mol％；La0.6～50.0mol％，最好是1.2～40.0mol％，尤其是2.4～35.0mol％；Mn1.0～70.0mol％，最好是2.0～60.0mol％，尤其是4.0～55.0mol％；Sr0.4～45.0mol％，最好是0.8～35.0mol％，尤其是1.6～25.0mol％；Al0～95.0mol％，最好是0～92.0mol％，尤其是0～90.0mol％。催化劑的制備是在檸檬酸存在下，將計量的La(NO3)3，Mn(NO3)3，和Sr(NO3)2混合、溶解于一定量蒸餾水中，制成溶液A，將溶液A在353K溫度下減壓蒸發，移去水份直至成糊狀物B，將B移至真空干燥箱內于353～393K、1.0KPa壓力下烘干得蓬松體C，將C移至馬弗爐中于873K～1173K溫度下灼燒3～7小時，得試樣D，以計量AgNO3溶液浸漬試樣D，浸漬后試樣在室溫下陳化4～20小時，后移至干燥箱內373～393K烘干4～10小時，得試樣E，將E移至馬弗爐中于473～873K下灼燒3～7小時，即得所制備的Ag/La-Sr-Mn-O催化劑；或是將計量的La(NO3)3，Mn(NO3)3和Sr(NO3)2一并溶于適量蒸餾水中制成溶液A′，將A′浸漬于計量γ-Al2O3載體上，陳化8小時，在373～393K干燥箱中干燥5～10小時，后移至馬弗爐中于1023～1123K溫度下灼燒5～6小時，得試樣B′；以計量AgNO3溶液浸漬試樣B′，浸漬后的試樣于室溫下陳化8～10小時，在373～393K干燥箱中干燥8～10小時，后移至馬弗爐中于723～823K溫度下灼燒4～5小時，即得所制備的Ag/La-Sr-Mn-O/γ-Al2O3催化劑。催化劑對低濃度C1/C2醇，CH4或CO完全氧化催化活性的評價在常壓固定床連續流動反應器-氣相色譜儀組合系統上進行。催化劑試樣經壓片、破碎、篩分出70-100目試樣作活性評價用。每次試驗催化劑用量為300或200毫克，反應條件見下述各實驗例；產物由102GD型氣相色譜儀作在線分析。催化劑活性以相應反應物轉化率達50％和95％所需反應溫度T50和T95的高低來表示?；钚栽u價結果表明，本專利技術的催化劑對CH3OH，C2H5OH，CH4和CO的完全氧化具有高而穩定的催化活性，低的操作溫度(甲醇的氧化溫度＜473K)，反應尾氣中含碳氧化物幾乎全為CO2，其他可能的部分氧化產物如甲醛或乙醛的含量可低至GC檢測極限以下；催化劑制作簡便，重復性好。下面由實驗例對本專利技術作進一步說明。實施例1將2.13克La(NO3)3·5H2O，4.4克50％Mn(NO3)3水溶液，1.04克Sr(NO3)2和10.4克檸檬酸一起混合，后加入20.0ml蒸餾水制成溶液A，移A至100ml園底燒瓶內置于減壓回旋加熱器353K溫度下加熱蒸發，抽去大部分水分得一糊狀物B，將B移至真空干燥箱內于393K，1.0KPa下烘干得一蓬松體C，后將C移至馬弗爐中于873K溫度下灼燒4小時，得試樣D；另將0.33克AgNO3溶解于8ml蒸餾水中，然后將其浸漬到試樣D上，經陳化8小時移至干燥箱中393K溫度下烘干6小時得試樣E，將E移至馬弗爐中于873K溫度下灼燒4小時，即得所欲制備的Ag/La-Sr-Mn-O催化劑試樣。催化劑活性評價在常壓固定床連續流動反應器-氣相色譜儀組合系統上進行。反應產物由一在線氣相色譜儀FID檢測器分析。每次評價試驗催化劑用量為300毫克，在反應氣組成為CH3OH/O2/N2＝0.2/1.0/98.8(摩爾比)，空速GHSV＝58000h-1反應條件下，甲醇轉化率(已轉化甲醇量與進料總甲醇量之比)達50％和95％的反應溫度T50和T95分別為408K和421K。反應尾氣中含碳氧化產物幾乎全為CO2，部分氧化產物甲醇和CO的含量均在GC檢測極限以下。實施例2將2.13克La(NO3)3·5H2O，4.4克50％Mn(NO3)3水溶液，1.04克Sr(NO3)2和12.0克檸檬酸一起混合，后加入20.0ml蒸餾水制成溶液A，移A至100ml園底燒瓶內置于減壓回旋加熱器353K溫度下加熱蒸發，抽去大部分水分得一糊狀物B，將B移至真空干燥箱內于393K，1.0KPa下烘干得一蓬松體C，后將C移至馬弗爐中于873K溫度下灼燒5小時，得試樣D；另將0.55克AgNO3溶解于8ml蒸餾水中，然后將其浸漬到試樣D上，經陳化8小時移至干燥箱中393K溫度下烘干6小時得試樣E，將E移至馬弗爐中于773K溫度下灼燒5小時，即得所欲制備的Ag/La-Sr-Mn-O催化劑試樣。催化劑活性評價同實施例1，結果表明甲醇轉化的T50和T95溫度分別為413K和421K。反應尾氣中含碳氧化產物幾乎全為CO2，部分氧化產物甲醛和CO的含量均在GC檢測極限以下。實施例3將1.37克La(NO3)3·5H2O，2.05克50％Mn(NO3)3水溶液，0.48克Sr(NO3)2一并溶于15.0ml蒸餾水中制成溶液A′，將A′浸漬于5.0克γ-Al2O3載體上，經陳化8小時，37本文檔來自技高網...

【技術保護點】
低濃度Ｃ↓［１］／Ｃ↓［２］有機排放物完全氧化催化劑，含Ａｇ↓［２］Ｏ，Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］，Ｍｎ↓［２］Ｏ↓［３］，ＳｒＯ以及γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，表示為Ａｇ／Ｌａ－Ｓｒ－Ｍｎ－Ｏ或Ａｇ／Ｌａ－Ｓｒ－Ｍｎ－Ｏ／γ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，各金屬組份在金屬總量中所占摩爾百分數為：Ａｇ ０．１～２０．０ｍｏｌ％，Ｌａ ０．６～５０．０ｍｏｌ％，Ｍｎ １．０～７０．０ｍｏｌ％，Ｓｒ ０．４～４５．０ｍｏｌ％，Ａｌ ０～９５．０ｍｏｌ％。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張鴻斌，王偉，林國棟，
申請(專利權)人：廈門大學，
類型：發明
國別省市：92[中國|廈門]