CN105289641B - 一种钴负载铈锰氧化物催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钴负载铈锰氧化物催化剂的制备，是以氧化还原法制备铈锰氧化物，然后以等体积浸渍法在铈锰氧化物上负载钴，氧化锰具有良好的氧化性能，而氧化铈具有优异的储放氧能力，氧化钴也具有一定的氧化性能，该催化剂对低浓度一氧化氮具有较好的净化效率，25℃下转化率可达到96%，亦能保持较长的寿命，并且制备催化剂的原料易得，工艺简单，成本较低，易实现工业化生产。

Description

一种钴负载铈锰氧化物催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钴负载铈锰氧化物催化剂的制备及在低浓度一氧化氮净化中的应用，在环境净化领域具有应用前景。
背景技术
随着城市的不断发展，机动车保有量大幅增加，而机动车是一个流动的污染源，因为燃料在内燃机中不可能完全燃烧或燃烧不完全，从而产生如碳烟、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、铅（Pb）、二氧化硫（SO2）等污染物排向大气，成为污染大气环境的有害物质。据统计，大气污染物总量的90%为汽车等流动污染源排放的污染物。对于汽油机产生污染物的净化技术主要是在三效催化技术基础上不断发展，以满足日益严格的排放标准。随着稀薄燃烧汽油机的问世，对于氮氧化物的排放问题主要采取NOx储存还原（NSR）和NOx选择性催化还原（SCR）技术，均能达到很好的NOx治理效果，其中SCR技术能达到80%的净化效率。
SCR技术治理NOx效果显著，但仅适用于较高浓度（>200ppm）和温度（200~400℃）的工况条件。诸如停车场，隧道之类的半封闭空间，由于自然通风的限制，汽车尾气污染物不能及时排出而使污染物富集，从而产生的空气污染并不能用该技术来治理。半封闭空间浓度低，范围广，只能应用常温治理的方法，开发治理NOx的常温催化剂具有重要意义，NOx中90%以上是一氧化氮（NO），因此，将NO催化氧化成NO2，同时结合后续的碱吸收，是目前常温治理NOx最为有效的方法之一。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足，提出了钴负载铈锰氧化物催化剂的制备方法，是以氧化还原法制备铈锰氧化物，然后以等体积浸渍法在铈锰氧化物上负载钴，其具体步骤如下：
一种钴负载铈锰氧化物催化剂的制备，其特征在于，该催化剂是以氧化还原法制备铈锰氧化物，然后以等体积浸渍法在铈锰氧化物上负载钴，其具体步骤如下：
第一步，称取锰盐，铈盐置于100毫升去离子水中，室温搅拌溶解，形成溶液1，其中锰与铈的摩尔比为（0.5-2.5）:1，所述的锰盐为硝酸锰或氯化锰；所述的铈盐为硝酸亚铈或硝酸铈铵；
第二步，称取1.52克高锰酸钾置于60毫升去离子水中，室温搅拌溶解，形成溶液2；
第三步，将溶液2滴加到溶液1中，室温继续搅拌24小时后过滤，将所得固体放入40-60℃烘箱中干燥过夜，然后在200-400℃焙烧2-4小时，得到铈锰氧化物；
第四步，将钴盐溶于去离子水中形成钴溶液，然后将钴溶液滴加到上述得到的1.00克铈锰氧化物中，等体积浸渍8-24小时后，置于60-80℃烘箱中干燥过夜，然后在200-400℃焙烧2-4小时，得到钴负载铈锰氧化物催化剂；所述的钴盐为硝酸钴或氯化钴。
一种由所述方法制备得到的钴负载铈锰氧化物催化剂。
所述方法制备得到的钴负载铈锰氧化物催化剂，在低浓度一氧化氮净化中的应用，其特征在于具体反应条件如下：反应温度25℃，气体总流量420mL/min，反应气组成为10ppmNO，21%O2及平衡气N2。
本发明中，提出了钴负载铈锰氧化物催化剂，用于低浓度NO催化氧化，具有较好的性能，由于该催化剂中氧化锰具有良好的氧化性能，氧化铈具有优异的储放氧能力，同时氧化钴也具备一定的氧化性能，三者相结合对NO氧化较为有利。
本发明中，制备了钴负载铈锰氧化物催化剂，该催化剂中氧化锰具有良好的氧化性能，氧化铈具有优异的储放氧能力，同时氧化钴也具有一定的氧化性能，因此，在常温下对低浓度一氧化氮具有较好的催化氧化性能，转化率可达到96%，480分钟后还能保持在70%，并且本发明制备催化剂的原料易得，工艺简单，成本较低，易实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1：
称取1.48克氯化锰，6.51克硝酸亚铈溶解于100毫升去离子水中，形成溶液1。称取1.52克高锰酸钾溶于60毫升去离子水中，形成溶液2。将溶液2滴加到溶液1中，室温继续搅拌24小时后过滤，洗涤，将所得固体置于50℃烘箱中干燥过夜，然后在300℃焙烧3小时，得到铈锰氧化物，记为Ce1-Mn-Ox。
称取0.120克硝酸钴溶于2.80毫升去离子水中形成钴溶液，然后将钴溶液滴加到1.00克Ce1-Mn-Ox中，等体积浸渍24小时后，置于60-80℃烘箱中干燥过夜，然后在300℃焙烧3小时，得到钴负载铈锰氧化物催化剂，记为Co/Ce1-Mn-Ox。
称取0.200克上述获得的催化剂，在25℃下通入反应气，气体组成为10ppm NO，21%O2及平衡气N2，，总流量为420mL/min，活性测试结果为：净化率达到89%，150分钟内转化率仍然保持70%以上。
实施例2：
与实施例1相比较， 不同的是氯化锰的质量为1.98克，硝酸亚铈的质量为4.34克，其他物料用量和操作条件与实施例1相同，得到Co/Ce2-Mn-Ox催化剂。活性测试结果为：净化率达到92%，290分钟内转化率仍然保持70%以上。
实施例3：
与实施例1相比较， 不同的是氯化锰的质量为2.23克，硝酸亚铈的质量为3.26克，其他物料用量和操作条件与实施例1相同，得到Co/Ce3-Mn-Ox催化剂。活性测试结果为：净化率达到96%，480分钟内转化率仍然保持70%以上。
实施例4：
与实施例1相比较， 不同的是氯化锰的质量为2.37克，硝酸亚铈的质量为2.60克，其他物料用量和操作条件与实施例1相同，得到Co/Ce4-Mn-Ox催化剂。活性测试结果为：净化率达到99%，320分钟内转化率仍然保持70%以上。
实施例5：
与实施例1相比较， 不同的是氯化锰的质量为2.47克，硝酸亚铈的质量为2.17克，其他物料用量和操作条件与实施例1相同，得到Co/Ce5-Mn-Ox催化剂。活性测试结果为：净化率达到99%，200分钟内转化率仍然保持70%以上。

Claims (2)

1.一种钴负载铈锰氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，该催化剂是以氧化还原法制备铈锰氧化物，然后以等体积浸渍法在铈锰氧化物上负载钴，其具体步骤如下：
第一步，称取锰盐，铈盐置于100毫升去离子水中，室温搅拌溶解，形成溶液1，其中锰与铈的摩尔比为（0.5-2.5）:1，所述的锰盐为硝酸锰或氯化锰；所述的铈盐为硝酸亚铈或硝酸铈铵；
第二步，称取1.52克高锰酸钾置于60毫升去离子水中，室温搅拌溶解，形成溶液2；
第三步，将溶液2滴加到溶液1中，室温继续搅拌24小时后过滤，将所得固体放入40-60℃烘箱中干燥过夜，然后在200-400℃焙烧2-4小时，得到铈锰氧化物；
第四步，将钴盐溶于去离子水中形成钴溶液，然后将钴溶液滴加到上述得到的1.00克铈锰氧化物中，等体积浸渍8-24小时后，置于60-80℃烘箱中干燥过夜，然后在200-400℃焙烧2-4小时，得到钴负载铈锰氧化物催化剂；所述的钴盐为硝酸钴或氯化钴。
2.一种由权利要求1所述方法制备得到的钴负载铈锰氧化物催化剂。
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