CN111359612A - 一种氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂，涉及催化剂技术领域，氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂均为纳米片结构，且均具有多孔结构，所述氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂表面具有羟基。本发明还提供上述催化剂的制备方法，及在催化燃烧烷烃或芳香烃中的应用本发明的有益效果在于：本发明中的催化剂表面具有大量的羟基，羟基为催化氧化烷烃或芳香烃过程中重要的活性位点，在较低温度温度下可催化低浓度烷烃或芳香烃的燃烧，将烷烃或芳香烃完全转化为二氧化碳和水，且氧化钴掺杂氧化镍催化剂性能与氧化钴催化剂性能相近。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂及其制备方法与应用。
背景技术
大气中的烃类及芳香烃等碳氢化合物是挥发性有机化合物的主要成分。VOC具有挥发性有机化合物具有广泛的排放源，但众所周知，烷烃及芳香烃都比较难破坏。随着各个国家环保法规的日益严格，大气中碳氢化合物的净化面临更大的挑战。催化氧化技术被认为是减少挥发性有机化合物排放的最佳方法之一，因为它具有将污染物有效地分解为二氧化碳和水的潜力。因此，利用催化氧化技术有效的处理大气中的低浓度碳氢化合物对于大气的净化和环境保护等方面具有重要的意义。
在众多用于烷烃及芳香烃催化氧化的催化剂中，均匀分散在高比表面积载体上的贵金属催化剂因其出色的活性被广泛研究，包括钯和铂基催化剂。尽管其效率高，但贵金属催化剂的昂贵成本限制了其广泛应用。而过渡金属催化剂价格相对较低，但是活性却无法与贵金属催化剂相媲美。因此，寻找一种价格低廉并具有高活性的过渡金属氧化物催化剂具有十分重要的意义。
专利CN104437501A公开一种钴基催化剂及其制备方法与应用，将低温氧化还原-浓缩结晶或草酸盐共沉淀-热处理工艺得到的过渡金属复合氧化物用于甲烷催化剂，制得的催化剂在400℃下降甲烷燃烧90％以上。现有的烷烃及芳香烃催化氧化的催化剂在催化氧化碳氢化合物时所需的温度较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于现有的催化剂在催化氧化碳氢化合物时所需的温度较高，提供一种氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂，所述氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂均为纳米片结构，且均具有多孔结构，所述氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂表面具有羟基。
有益效果：本发明中的氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂表面具有大量的羟基，羟基为催化氧化烷烃或芳香烃过程中重要的活性位点，在较低温度温度下可催化低浓度烷烃或芳香烃的燃烧，将烷烃或芳香烃完全转化为二氧化碳和水，且氧化钴掺杂氧化镍催化剂性能与氧化钴催化剂性能相近。催化剂在使用60h后活性保持不变。
优选地，所述催化剂表面存在二价钴以及三价钴，所述羟基与催化剂表面的二价钴相连接。
本发明解决的技术问题之二在于提供一种制备上述催化剂的制备方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)配置浓度为0.1～30mol/L的氨水溶液；
(2)将钴前驱体或钴、镍前驱体的混合物溶解于溶剂中，搅拌后加入步骤(1)中的氨水溶液，并搅拌，调节溶液的pH值为7～14；
(3)将步骤(2)中的溶液过滤，去除滤液后干燥，于350～800℃进行煅烧，得到氧化钴纳米片催化剂或氧化钴掺杂氧化镍纳米片催化剂。
原理：利用特定浓度的氨水溶液为沉淀剂，制得具有特殊形貌的氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍纳米片催化剂。
有益效果：采用本发明的制备方法，制得的氧化钴纳米片或氧化钴掺杂纳米片具有均具有多孔结构，氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂表面具有羟基。
在160-250℃温度下可催化低浓度烷烃或芳香烃的燃烧，将烷烃或芳香烃完全转化为二氧化碳和水，且转化率为100％，且氧化钴掺杂氧化镍催化剂性能与氧化钴催化剂性能相近。本发明制得的催化剂在使用60h后活性保持不变。
当步骤(1)中氨水的浓度不在上述范围内时，制得的催化剂在260℃将低浓度丙烷完全转化，在250℃将低浓度丁烷完全转化，在240℃将低浓度戊烷完全转化，完全转化温度均分别高出50℃以上，表面氨水浓度影响催化剂表面羟基的形成，从而影响催化剂的催化活性。
当步骤(3)中煅烧温度低于350℃，或煅烧温度高于800℃时，制得的催化剂在300℃温度下仅将丙烷转化30％，表面过高或过低的温度不利于催化剂的催化活性。
优选地，所述步骤(1)中将15～35％的氨水与去离子水混合搅拌，制得0.1～30mol/L的氨水溶液。
优选地，所述搅拌时间为10～120min。
优选地，所述钴前驱体为六水合硝酸钴、六水合氯化钴、水合乙酸钴中的一种。
优选地，所述钴前驱体的浓度为0.1～30mol/L。
优选地，所述镍前驱体为六水合硝酸镍、六水合氯化镍、水合乙酸镍中的一种。
优选地，所述镍前驱体的浓度为0.1～30mol/L。
优选地，所述钴、镍前驱体混合物中镍前驱体与钴、镍前驱体混合物的质量比大于0小于等于0.5。
有益效果：当镍前驱体的含量大于0小于等于50％时，氧化钴掺杂氧化镍的活性与氧化钴纳米片的活性相当，均可在210℃温度下可催化丙烷完全氧化，但是如果氧化镍的掺杂量进一步上升，催化剂的活性将会出现下降。如当氧化镍的掺杂量达到60％时，丙烷的完全氧化温度需要270℃；当氧化镍的掺杂量达到80％时，丙烷的完全氧化温度为290℃；纯氧化镍完全氧化丙烷的温度为310℃。
相对于纯氧化钴而言，氧化钴掺杂氧化镍催化剂的制备成本更低，且在降低成本的同时保持与氧化钴纳米片相当的催化活性。
优选地，所述的溶剂为水、乙醇、乙二醇中的一种。
优选地，所述步骤(2)中调节溶液的pH值为9～13。
有益效果：当溶液的pH值为7时，催化剂的产量较少，有较大的反应物浪费。
优选地，所述步骤(2)中将氨水溶液采用滴加方式加入，搅拌速率为100～1500rpm。
优选地，所述步骤(3)中干燥温度为60～200℃，干燥时间为1～24h。
优选地，所述步骤(3)中干燥温度为80～120℃，干燥时间为8～12h。
优选地，所述步骤(3)中煅烧时间为1～80h。
本发明解决的技术问题之三在于提供上述氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂在催化燃烧烷烃或芳香烃中的应用。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂在催化燃烧烷烃或芳香烃中的应用，所述催化燃烧温度为160～250℃。
有益效果：在160～250℃温度下可催化低浓度烷烃或芳香烃的燃烧，将烷烃或芳香烃完全转化为二氧化碳和水，且转化率为100％，且氧化钴掺杂氧化镍催化剂性能与氧化钴催化剂性能相近。本发明制得的催化剂在使用60h后活性保持不变。
优选的，所述烷烃或芳香烃的体积百分比≤5vol％。
本发明的优点在于：
(1)本发明中的催化剂表面具有大量的羟基，羟基为催化氧化烷烃或芳香烃过程中重要的活性位点，在较低温度温度下可催化低浓度烷烃或芳香烃的燃烧，将烷烃或芳香烃完全转化为二氧化碳和水，且氧化钴掺杂氧化镍催化剂性能与氧化钴催化剂性能相近；
(2)本发明提供的制备方法简单，不涉及有毒的化学反应，使催化剂在没有使用贵金属负载的条件下对于低浓度碳氢化合物催化燃烧反应具有优异的催化活性和稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1所制得的氧化钴纳米片催化剂的扫描电子显微镜扫描图；
图2为本发明实施例1所制得的氧化钴纳米片催化剂的透射电子显微镜扫描图；
图3为实施例2所制得的氧化钴掺杂25％镍所制备的纳米片催化剂的扫描电子显微镜扫描图；
图4为本发明实施例1所制得的氧化钴纳米片催化剂催化低浓度丙烷随温度转化的催化活性图；
图5为本发明实施例1所制得的氧化钴纳米片催化剂催化低浓度戊烷随温度转化的催化活性图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
氧化钴纳米片催化剂的制备，包括以下步骤：
(1)取350mL的氨水加入规格为10L的烧杯中，加入去离子水至溶液体积为8L，配得0.5mol/L的氨水溶液；
(2)将1164g六水合硝酸钴粉末添加到盛有1000mL去离子水的反应桶中，搅拌60min使粉末完全溶解，形成六水合硝酸钴溶液；
(3)将氨水溶液滴加到步骤(2)中的六水合硝酸钴溶液中，滴加的同时测量溶液的pH值，当pH等于9时，停止滴加氨水，室温下于1000rpm下搅拌6h；
(4)使用抽滤机抽滤得到的溶液，得到潮湿的粉末颗粒，使用去离子水和抽滤机继续洗涤潮湿的粉末颗粒，直到洗涤后的液体pH为中性，将潮湿的粉末固体放于干净的烧杯中，移至80℃的烘箱，干燥12h；
(5)将干燥后的粉末放入陶瓷罐中，移至马弗炉中，以3℃/min升温速率从室温升温到500℃，煅烧5h；
(6)取出马弗炉中的固体粉末，使用球磨在1000r/min的转速下将固体粉末碾碎，研磨30min后，得到细小的黑色的氧化钴颗粒，即制得氧化钴催化剂，放于干燥器中备用，最终得到的氧化钴粉末质量约为200g。
实施例2
氧化钴掺杂氧化镍催化剂，镍前驱体及最终氧化镍的含量选取为25％，即镍前驱体与钴、镍前驱体混合物的质量比为1:4，其制备方法包括以下步骤：
(1)取350mL的氨水加入规格为10L的烧杯中，加入去离子水至溶液体积为8L，配得0.5mol/L的氨水；
(2)将873g六水合硝酸钴粉末和291g六水合硝酸镍粉末添加到盛有1000mL去离子水的反应桶中，搅拌60min使粉末完全溶解，形成钴镍前驱体的混合溶液；
(3)将氨水滴加到步骤(2)中的六水合硝酸钴溶液中，滴加的同时测量溶液的pH值，当pH等于9时，停止滴加氨水，室温下于1000rpm下搅拌6h；
(4)使用抽滤机抽滤得到的溶液，得到潮湿的粉末颗粒，使用去离子水和抽滤机继续洗涤潮湿的粉末颗粒，直到洗涤后的液体pH为中性，将潮湿的粉末固体放于干净的烧杯中，移至80℃的烘箱，干燥12h；
(5)将干燥后的粉末放入陶瓷罐中，移至马弗炉中，以3℃/min升温速率从室温升温到500℃，煅烧5h；
(6)取出马弗炉中的固体粉末，使用球磨在1000r/min的转速下将固体粉末碾碎，研磨30min后，即制得氧化钴掺杂氧化镍催化剂，放于干燥器中备用。
实施例3
氧化钴掺杂氧化镍催化剂的制备
本实施例与实施例2的区别之处在于：镍前驱体及最终氧化镍的含量选取为50％，将776g六水合硝酸钴粉末和388g六水合硝酸镍粉末添加到盛有1000ml去离子水的反应桶中，搅拌60min使粉末完全溶解，形成钴镍前驱体的混合溶液，其余步骤与实施例2相同。
对比例1
采用水热法制备氧化钴
取11.6g六水合硝酸钴粉末和0.4g氢氧化钠粉末溶解于40mL水中，在室温下将该溶液搅拌30min。随后将该溶液在180℃的条件下水热5h。最后通过60℃干燥12h后，于500℃煅烧3h。
本对比例制得的氧化钴为无孔道结构且无羟基连接的非片层氧化钴颗粒。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于：分别取35mL以及3500mL的氨水加入规格为10L的烧杯中，加入去离子水至溶液体积为8L，分别配得0.05mol/L以及5mol/L的氨水溶液。将两种浓度的氨水溶液分别作为沉淀剂，其余步骤与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于：将0.5mol/L的氨水溶液沉淀剂替换为0.1mol/L的氢氧化钠水溶液或0.1mol/L的碳酸钠水溶液，以氢氧化钠或碳酸钠作为沉淀剂制备氧化钴催化剂。
对比例4
本对比例与实施例1的区别之处在于：将步骤(5)中的煅烧温度为500℃替换成200℃或1000℃，改变煅烧温度制备氧化钴催化剂，其余步骤与实施例1相同。
对比例5
本对比例与实施例1的区别之处在于：将氨水溶液滴加到步骤(2)中的六水合硝酸钴溶液中，滴加的同时测量溶液的pH值，当pH为7时，停止滴加氨水，其余步骤与实施例1相同。
本对比例制备的氧化钴催化剂，制得的催化剂最终约为70g，有比较大的反应物浪费。
对比例6
本对比例与实施例2的区别之处在于：镍前驱体及最终氧化镍的含量选取为60％、80％或100％，其中当镍前驱体及最终氧化镍的含量选取为100％时，制得的催化剂为纯氧化镍。
对比例7
本对比例与实施例2的区别之处在于：将步骤(2)中的六水合硝酸镍粉末替换成六水合硝酸锰、六水合硝酸铈或九水合硝酸铁，其余步骤与实施例2相同。
对比例8
本对比例与实施例2的区别之处在于：将步骤(2)中去离子水的体积分别替换成10000ml以及100ml，相对应的前驱体六水合硝酸钴的浓度分别为0.3mol/L以及30mol/L。其余步骤与实施例2相同。
实施例5
对实施例1-实施例3中制得催化剂进行电镜观察
如图1和图2所示，图1为实施例1所制得的氧化钴纳米片催化剂的扫描电子显微镜扫描图，通过图1可以看出催化剂为多孔片状结构，通过比表面积吸附法测定催化剂的比表面积为25m2/g，而以对比例1制得的催化剂比表面积仅为3.2m2/g，该结果说明催化剂内部有一定的孔道结构，结合对比例1催化剂的活性来看，该孔道结构影响了催化剂的比表面积，而比表面积大意味着可以暴露出更多的活性位点，从而提高了催化剂的催化活性。图2为实施例1所制得的氧化钴纳米片催化剂的透射电子显微镜扫描图，由图2可以看出，该氧化钴纳米片的厚度大约为100nm-200nm，呈现出独特的片层结构。图3为实施例2所制得的氧化钴掺杂25％镍所制备的纳米片催化剂的扫描电子显微镜扫描图。可以看出，实施例2制得的氧化钴掺杂氧化镍催化剂的形貌与依照实施例1所制得的氧化钴纳米片催化剂的形貌无明显差异。
实施例6
对实施例1-实施例3、对比例1-对比例8中制得催化剂表面羟基及其性能进行测定
(1)采用DFT计算对实施例1-实施例3、对比例1-对比例7中制得催化剂的表面羟基进行测定
实施例1-实施例3中较高浓度的氨水使得沉淀物氢氧化钴及氢氧化镍的表面存在大量羟基，通过DFT计算证明二价钴上连接的羟基更加稳定，从而在煅烧过程中被保留下来，形成表面富含羟基的氧化钴催化剂。氧化钴表面存在二价钴以及三价钴，羟基在催化剂表面主要与催化剂表面的二价钴相连接，而三价钴上并不连接羟基。
表1为羟基分别与催化剂表面二价钴三价钴相结合时的结合能
| E<sub>OH-Co2+</sub><sup>a</sup> | E<sub>OH-Co3+</sub><sup>b</sup> | E<sub>d</sub><sup>c</sup> | |
| (220) | -96133.10eV | -96132.95eV | 0.15eV |
| (311) | -78380.70eV | -78380.44eV | 0.26eV |
其中a代表羟基与表面二价钴相结合时的能量，c代表羟基与表面三价钴相结合时的能量，c代表ba两者的能量之差。
从表1可以看出，对于(220)晶面而言，当羟基连接在催化剂表面的二价钴上时，其能量为-96133.10eV，当羟基连接在催化剂表面的三价钴上时，其能量为-96132.95eV，能量越低结构越稳定，这说明羟基连接在二价钴上时催化剂结构更为稳定，能量比连接在三价钴上低0.15eV。对于(311)晶面其计算结果也是相一致的。因此羟基在催化剂表面主要与三价钴相连接。
(2)对烷烃催化活性测定
以丙烷、丁烷、戊烷气体为例，催化剂的丙烷、丁烷、戊烷活性评价在固定床石英管式微型反应器(内径3mm)中进行，催化剂装填量为20mg，原料气为体积分数1％丙烷、1％丁烷或1％戊烷，其余气体为空气的混合气体，气体流速为10mL/min，相对应的气流空速为30,000mL/h-1.g-1。反应器内的温度以5℃/min的速率逐渐升高。升温过程中，使反应器在选定的若干温度点保持5min以使反应达到稳定状态，产物气体中的烷烃经配有氢火焰检测器的GC-1690气相色谱仪在线分析，反应活性通过丙烷、丁烷及戊烷的转化率表示。
测定结果：图4为实施例1所制得氧化钴纳米片催化剂催化低浓度丙烷随温度转化的催化活性图，图5为实施例1所制得氧化钴纳米片催化剂催化低浓度戊烷随温度转化的催化活性图，实施例1制备的氧化钴纳米片催化剂可以在210℃将低浓度丙烷(1vol％丙烷、其余为空气)、在190℃将低浓度丁烷(1vol％丁烷、其余为空气)及在160℃将低浓度戊烷(1vol％戊烷，其余为空气)完全转化成二氧化碳和水，具有很好的烷烃催化燃烧效果，转化率为100％，催化剂使用60h后活性不变。
实施例2或实施例3制备的氧化钴掺杂氧化镍纳米片催化剂的活性测试结果与依照实施例1制备的氧化钴纳米片催化剂的活性测试结果无明显差异，且使用60h后活性也保持不变。
而对比例1制得的无孔道结构和无羟基连接的非片层氧化钴颗粒的活性则远低于实施例1-实施例3制备的催化剂，其在320℃将低浓度丙烷完全转化，在300℃将低浓度丁烷完全转化，在290℃将低浓度戊烷完全转化，完全转化温度均分别高出100℃以上，结果孔道与羟基以及催化剂的片层结构在催化活性中起到重要的作用。
对比例2制备的0.05mol/L氨水作为沉淀剂的氧化钴颗粒表面几乎没有表面羟基，其在260℃将低浓度丙烷完全转化，在250℃将低浓度丁烷完全转化，在240℃将低浓度戊烷完全转化，完全转化温度均分别高出50℃以上，结果表明制备过程中的氨水浓度会影响表面羟基的形成，从而影响催化剂的催化活性。对比例2制备的5mol/L氨水作为沉淀剂的氧化钴呈颗粒结构，在270℃将低浓度丙烷完全氧化，在260℃将低浓度丁烷完全转化，在250℃将低浓度戊烷完全转化，结果表明氨水浓度过高会影响催化剂的最终结构，从而影响催化剂的活性。
对比例3中采用其他两种沉淀剂制得的氧化钴颗粒表面也没有表面羟基，其在260℃将低浓度丙烷完全转化，在240℃将低浓度丁烷完全转化，在240℃将低浓度戊烷完全转化，完全转化温度均分别高出50℃以上，以碳酸钠作为沉淀剂的活性测试结果与氢氧化钠作为沉淀剂的活性测试结果无明显差异。并不排除钠元素对羟基形成的抑制作用。结果表面制备过程中沉淀剂的选择影响催化剂表面羟基的形成。
对比例4分别在200℃和1000℃煅烧条件下制得的催化剂活性很差，在300度的条件下仅仅将丙烷转化了30％，表面过低或过高的煅烧温度不利于催化剂的催化活性。
对比例5中制得的催化剂在350℃条件下将丙烷完全转化，活性比实施例1制备的催化剂低了许多，且制备过程中有很大的反应物浪费，表面氨水沉淀最终pH值对催化剂活性的影响。
对比例6中制得的催化剂当氧化镍的掺杂量达到60％时，丙烷的完全氧化温度需要270℃；当氧化镍的掺杂量达到80％时，丙烷的完全氧化温度为290℃；纯氧化镍完全氧化丙烷的温度为310℃。
对比例7中当六水合硝酸镍粉末替换成六水合硝酸锰时，完全氧化丙烷的温度为280℃，当六水合硝酸镍粉末替换成六水合硝酸铈时，完全氧化丙烷的温度为300℃，当六水合硝酸镍粉末替换成九水合硝酸铁时，完全氧化丙烷的温度为350℃，结果表明使用镍元素掺杂的氧化钴催化剂依然可以保持较高的催化活性，但是如果使用其他元素的掺杂，则催化剂的催化活性都会有不同程度的下降。
对比例8中当前驱体浓度替换为0.3mol/L时，其在265℃将低浓度丙烷完全转化，在255℃将低浓度丁烷完全转化，在240℃将低浓度戊烷完全转化，完全转化温度均分别高出50℃以上，结果表明制备过程中的前驱体浓度会影响催化剂的催化活性。对比例8中当前驱体浓度替换为30mol/L时，制备的催化剂在300℃将低浓度丙烷完全氧化，在280℃将低浓度丁烷完全转化，在275℃将低浓度戊烷完全转化，结果表明前驱体浓度过高也会影响催化剂的最终活性。
(3)对芳香烃催化活性测定
测定方法：以苯、甲苯为例测试催化剂催化氧化芳香烃的活性，由于苯、甲苯在常温下为液体，因此在通入固定床石英管式微型反应器(内径3mm)之前，苯、甲苯先经过了120℃的恒温腔使其转化为气态。其余步骤与上述烷烃活性测试无异，催化剂装填量也为20mg。
活性测试表明，依照实施例1制备的氧化钴纳米片催化剂与依照实施例2、实施例3制得的氧化钴掺杂氧化镍的催化剂在催化芳香烃的活性上没有显著差异，均可以在180℃将低浓度苯、在250℃将低浓度甲苯完全转化成二氧化碳和水，具有很好的芳香烃催化燃烧效果，转化率为100％，催化剂使用60h后活性不变。
综上，结果表明本发明制得催化剂表面具有大量的羟基，羟基为催化氧化烷烃或芳香烃过程中重要的活性位点，在不使用贵金属作为活性位点的前提下，可以在较低温度温度下催化低浓度烷烃或芳香烃的燃烧，将烷烃或芳香烃完全转化为二氧化碳和水，且氧化钴掺杂氧化镍催化剂性能与氧化钴催化剂性能相近，对于纯氧化钴而言，氧化钴掺杂氧化镍催化剂的制备成本更低，因为前驱体六水合硝酸镍的市场价格低于前驱体六水合硝酸钴的市场价格，实现了高效率与低成本的结合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂，其特征在于：所述氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂均为纳米片结构，且均具有多孔结构，所述氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂表面具有羟基。
2.根据权利要求1所述的氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂，其特征在于：所述催化剂表面存在二价钴以及三价钴，所述羟基与催化剂表面的二价钴相连接。
3.制备如权利要求1所述氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)配置浓度为0.1～30mol/L的氨水溶液；
(2)将钴前驱体或钴、镍前驱体的混合物溶解于溶剂中，搅拌后加入步骤(1)中的氨水溶液，并搅拌，调节溶液的pH值为7～14；
(3)将步骤(2)中的溶液过滤，去除滤液后干燥，于350～800℃进行煅烧，得到氧化钴纳米片催化剂或氧化钴掺杂氧化镍纳米片催化剂。
4.根据权利要求3所述的氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述钴前驱体为六水合硝酸钴、六水合氯化钴、水合乙酸钴中的一种。
5.根据权利要求3所述的氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述镍前驱体为六水合硝酸镍、六水合氯化镍、水合乙酸镍中的一种。
6.根据权利要求3所述的氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述钴、镍前驱体的混合物中镍前驱体的含量大于0小于等于50％。
7.根据权利要求3所述的氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中调节溶液的pH值为9～13。
8.根据权利要求3所述的氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中干燥温度为60～200℃，干燥时间为1～24h。
9.一种如权利要求1所述的氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂在催化燃烧烷烃或芳香烃中的应用，其特征在于：所述催化燃烧温度为160-250℃。
10.根据权利要求9所述的氧化钴或氧化钴掺杂氧化镍催化剂在催化燃烧烷烃或芳香烃中的应用，其特征在于：所述烷烃或芳香烃的体积浓度≤5vol％。
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2020
- 2020-03-17 CN CN202010187214.XA patent/CN111359612A/zh active Pending
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