四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑及其制備方法和應(yīng)用。將沉淀劑，溶解于去離子水中，配制1mol/L，或2mol/L的沉淀劑溶液；將可溶性鈷鹽溶于去離子水，配制1mol/L鈷溶液；鈷溶液逐滴滴入化學(xué)計(jì)量比的堿溶液中，20-80℃反應(yīng)1-3小時(shí)，去離子水洗滌至中性，60-100℃干燥，300-500℃焙燒3-6小時(shí)，即可得到四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑。該發(fā)明所得的四氧化三鈷催化劑，在原料氣空速為100000mLg-1cath-1，丙烷濃度為20ppm的條件下，220oC即可實(shí)現(xiàn)90%以上的轉(zhuǎn)化。該發(fā)明所得四氧化三鈷催化劑，其可應(yīng)用于：C3H8、C3H6、CH4等各種烴類的完全催化氧化反應(yīng)，具有較好的反應(yīng)活性。
【專利說明】四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及催化劑【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)動(dòng)車尾氣(PM (顆粒物)、C0、N0x和HC (碳?xì)浠衔?)排放是我國當(dāng)前大氣污染的主要來源之一。關(guān)于機(jī)動(dòng)車尾氣治理，已經(jīng)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注，并且也取得了很好的進(jìn)展，但HC治理始終是一個(gè)難以攻克的難題。
[0003]HC主要是機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料燃燒不完全的產(chǎn)物，能夠刺激眼睛、呼吸器官及皮膚，有些甚至是潛在致畸、致癌物質(zhì)。在強(qiáng)烈太陽光照射下，HC與NOx發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，可能導(dǎo)致光化學(xué)煙霧污染，對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境造成更嚴(yán)重的影響。此外，HC懸浮物質(zhì)還有可能造成熱島效應(yīng)令極端天氣頻發(fā)。
[0004]關(guān)于HC的治理主要采取吸附富集的方法，但吸附法存在吸附飽和、易造成二次污染以及吸附材料再生困難等問題。因此，最理想的HC治理方法依然是催化氧化方法。HC結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，其完全催化氧化 反應(yīng)溫度一般在300-400°C，甚至更高。常用催化劑為鈣鈦礦、尖晶石、水滑石衍生的復(fù)合氧化物等，貴金屬鉬、鈀催化劑雖然具有較高的催化活性，但成本很高，難于實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑及其制備方法和應(yīng)用。
[0006]一種四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)稱取沉淀劑，溶解于去離子水中，配制lmol/L，或2mol/L的沉淀劑溶液；
(2)將可溶性鈷鹽溶于去離子水，配制lmol/L鈷溶液；
(3)將鈷溶液逐滴滴入化學(xué)計(jì)量比的堿溶液中，20-80°C反應(yīng)1-3小時(shí)，去離子水洗滌至中性，60-100°C干燥，300-500°C焙燒3_6小時(shí)，即可得到四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑。
[0007]所述鈷鹽為為硝酸鈷，或氯化鈷，或乙酸鈷；所述沉淀劑為碳酸鈉、或氫氧化鈉，或氨水。
[0008]一種四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑，其特征在于，根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述方法制備得到。
[0009]所述四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑應(yīng)用于丙烷、丙烯、甲烷各種烴類的完全
催化氧化反應(yīng)。
[0010]本發(fā)明具有經(jīng)濟(jì)廉價(jià)，制備簡(jiǎn)單，催化劑反應(yīng)活性高等優(yōu)點(diǎn)。最優(yōu)四氧化三鈷催化劑，在原料氣空速為100000 mLg-^th—1，丙烷濃度為20ppm的條件下，220°C即可實(shí)現(xiàn)90%以上的轉(zhuǎn)化。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1:
稱取2.12g的Na2CO3溶解于20mL去離子水中，配制lmol/L Na2CO3溶液；稱取5.82g的Co (NO3)2.6H20溶于20mL去離子水中，配制lmol/L鈷溶液；將鈷溶液逐滴滴入堿溶液中，50°C水浴中反應(yīng)lh，去離子水洗滌至中性，100°C干燥，300°C焙燒3小時(shí)，得Co304_C。
[0012]實(shí)施例2:
稱取 2.90mL 的 25% NH3.Η20，稀釋成 2mol/L NH3.H2O 溶液；稱取 5.82g 的 Co (NO3) 2.6Η20溶于20mL去離子水中，配制lmol/L鈷溶液；將鈷溶液逐滴滴入堿溶液中，50°C水浴中反應(yīng)I小時(shí)，去離子水洗滌至中性，100°C干燥，300°C焙燒3h，得Co304-N。
[0013]實(shí)施例3:
稱取1.60g的NaOH溶解于20mL去離子水中，配制2mol/L NaOH溶液；稱取5.82g的Co (NO3)2.6H20溶于20mL去離子水中，配制lmol/L鈷溶液；將鈷溶液逐滴滴入堿溶液中，50°C水浴中反應(yīng)lh，去離子水洗滌至中性，100°C干燥，300°C焙燒3h，得Co3O4-O15 pH計(jì)檢測(cè)溶液滴加后，PH值為6.5，四氧化三鈷記作Co304-0-6.5。
[0014]實(shí)施例4:
稱取1.60g的NaOH溶解于20mL去離子水中，配制2mol/L NaOH溶液；稱取5.82g的Co (NO3)2.6H20溶于20mL去離子水中，配制lmol/L鈷溶液；將鈷溶液逐滴滴入堿溶液中至pH值為8.5，50°C水浴中反應(yīng)lh，去離子水洗滌至中性，100 °C干燥，300 V焙燒3h，得Co3O4-O-8.5 ο
[0015]實(shí)施例5:
稱取1.60g的NaOH溶解于20mL去離子水中，配制2mol/L NaOH溶液；稱取5.82g的Co (NO3)2.6H20溶于20mL去離子水中，配制lmol/L鈷溶液；將鈷溶液逐滴滴入堿溶液中至pH值為10.0，50°C水浴中反應(yīng)Ih，去離子水洗滌至中性，100°C干燥，300°C焙燒3h，得Co3O4-O-10.0 ο
[0016]實(shí)施例6:
稱取1.60g的NaOH溶解于20mL去離子水中，配制2mol/L NaOH溶液；稱取5.82g的Co (NO3)2.6H20溶于20mL去離子水中，配制lmol/L鈷溶液；將鈷溶液逐滴滴入堿溶液中至pH值為11.6，50°C水浴中反應(yīng)lh，去離子水洗滌至中性，100 °C干燥，300 V焙燒3h，得Co304_0_l1.6ο
[0017]實(shí)施例7:
稱取1.60g的NaOH溶解于20mL去離子水中，配制2mol/L NaOH溶液；稱取5.82g的Co (NO3)2.6H20溶于20mL去離子水中，配制lmol/L鈷溶液；將鈷溶液逐滴滴入堿溶液中至pH值為14.0，50°C水浴中反應(yīng)Ih，去離子水洗滌至中性，100°C干燥，300°C焙燒3h，得Co3O4-O-14.0 ο
[0018]應(yīng)用例1:
催化劑的活性測(cè)試
催化劑催化性能評(píng)價(jià)是在內(nèi)徑8_，長250_的石英管反應(yīng)器中進(jìn)行。原料氣空速為100000 HiLg4eat IT1，丙烷濃度20ppm，平衡氣為空氣。催化性能測(cè)試結(jié)果見表1。
[0019]表1催化劑丙烷完全催化氧化反應(yīng)性能測(cè)試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)稱取沉淀劑，溶解于去離子水中，配制lmol/L，或2mol/L的沉淀劑溶液； (2)將可溶性鈷鹽溶于去離子水，配制lmol/L鈷溶液； (3)將鈷溶液逐滴滴入化學(xué)計(jì)量比的堿溶液中，20-80°C反應(yīng)1-3小時(shí)，去離子水洗滌至中性，60-100°C干燥，300-500°C焙燒3_6小時(shí)，即可得到四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑。
2.按照權(quán)利要求1所述四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽為為硝酸鈷，或氯化鈷，或乙酸鈷；所述沉淀劑為碳酸鈉、或氫氧化鈉，或氨水。
3.一種四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑，其特征在于，根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述方法制備得到。
4.由權(quán)利要求3所述四氧化三鈷的丙烷完全催化氧化劑應(yīng)用于丙烷、丙烯、甲烷各種烴類的完全催化氧化反應(yīng)。
【文檔編號(hào)】B01J27/20GK103990461SQ201410207035
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】王丹, 趙昆峰, 高振源, 董亞梅, 王婷 申請(qǐng)人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司