本发明属于催化剂和大气污染控制,具体涉及一种铈锆钕铝复合氧化物载体及其制备方法和应用。
背景技术:
1、钢铁行业烧结烟气中含有大量的nox、so2、co和固体颗粒等污染物,是大气环境污染问题中的一类重要的气态污染物,对健康和环境产生较大的危害。因此,烧结烟气中co的脱除具有重要的实际应用价值。
2、目前,处理co的方法有直接燃烧法、深冷分离法、溶液吸收法、吸附法和催化氧化法等方法。其中催化氧化法能在一定温度下将co与氧气反应转变成二氧化碳与水。与其他co处理工艺相比,催化氧化法有着处理量大、净化效率高、无二次污染以及安全性较高等优点,成为可行的烧结烟气处理技术。
3、工业上去除co的方法主要为催化氧化法,其技术关键与核心在于合适的催化剂。目前,co氧化催化剂主要分为贵金属和非贵金属催化剂两大类。常见的贵金属催化剂主要有pd、pt、au和多组分贵金属催化剂等。贵金属催化剂往往效果较好,但其价格昂贵,通常将活性组分高度分散在载体上来增加催化活性位点,进而降低贵金属的负载量来控制催化剂成本。
4、目前常用的制备贵金属负载型催化剂的方法为浸渍法、沉积法和还原法等,将活性组分前驱体通过浸渍、沉淀和还原的方式负载到载体上。但上述浸渍法和沉积法容易导致活性组份金属颗粒尺寸和化学状态不可控,且沉积法金属前驱体溶液难获取,制备过程复杂繁琐。还原法首先是在贵金属源溶液中加入液相还原剂(如水合肼等)得到贵金属颗粒,然后再将贵金属颗粒负载到载体上,操作复杂,且贵金属粒径及分布较不均匀,导致催化效果差,且采用液相还原剂,易产生大量废水,造成水污染。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种分布混合法制备铈锆钕铝复合氧化物载体的方法,以及该方法制得的复合氧化物,作为催化剂载体负载贵金属后,所得催化剂活性组分分散度好,粒径小,能够提高co催化氧化活性和稳定性,且制备方法简单、成本低廉。
2、本发明的另一目的还在于提供一种基于所述载体的贵金属负载型催化剂及其在co催化氧化反应中的应用。
3、为了实现上述发明目的,本发明采用以下技术方案:
4、一种铈锆钕铝复合氧化物载体的制备方法,其特征在于,由铈前驱体、锆前驱体、钕前驱体和铝前驱体混合后焙烧制得,包括以下步骤:
5、1)将所述四种前驱体中的任意一种进行第一次研磨,得到第一研磨料;
6、2)将剩余三种前驱体中的任一种与所述第一研磨料混合后进行第二次研磨,得到第二研磨料;
7、3)将剩余二种前驱体与所述第二研磨料混合后进行第三次研磨,得到第三研磨料;
8、4)将剩余前驱体与所述第三研磨料混合后进行第四次研磨,得到第四研磨料;
9、5)将所述第四研磨料进行焙烧,得到所述铈锆钕铝复合氧化物载体。
10、优选地,所述铈前驱体包括但不限于硫酸铈、醋酸铈、氯化铈、乙酸铈、草酸铈、硝酸铈、硝酸铈铵、三氧化二铈和氧化铈中的一种或几种;所述锆前驱体包括但不限于乙酸锆、草酸锆、硝酸锆、醋酸锆、碳酸锆、氧化锆中的一种或几种;所述钕前驱体包括但不限于氯化钕、硝酸钕、碳酸钕、硫酸钕、氧化钕、氮化钕、硼化钕、钕铁硼、钕铝石榴石中的一种或几种;所述铝前驱体包括但不限于碳酸铝、碱式碳酸铝、醋酸铝、硝酸铝、三氯化铝、草酸铝、乙酸铝和氧化铝中的一种或几种。
11、优选地,所述铈前驱体、锆前驱体、钕前驱体和铝前驱体分别加入溶剂制成浆料进行混合和研磨,所述浆料中的溶剂包括水、甲醇、乙醇、乙腈、己烷、环己烷、丙酮、苯、甲苯和氯苯中的一种或几种。
12、进一步地,所述第一、第二、第三和第四次研磨分别采用行星球磨机进行研磨,所述行星球磨机的公转转速为50~400r/min,自转转速为100~800r/min,时间为0.05~24h。
13、优选地,所述第一、第二、第三和第四次研磨的公转转速为100~300r/min,自转转速为200~600r/min。
14、优选地,所述第四研磨料的粒径不大于5μm。
15、进一步地,所述焙烧的温度为350~800℃,时间为10~600min。优选地,所述焙烧的温度为400~550℃,时间为30~180min。
16、本发明还提供了一种上述制备方法所制得的铈锆钕铝复合氧化物载体。
17、进一步地,所述的铈锆钕铝复合氧化物载体,按质量百分含量,包括以下组分:氧化铈15~70%,氧化锆25~70%,氧化铝5~60%,氧化钕0.5~10%。
18、本发明还提供一种贵金属负载型铈锆钕铝复合氧化物催化剂,包含活性组分和载体,所述活性组分选自贵金属pd、pt、au中的一种或几种,载体为所述的铈锆钕铝复合氧化物载体。
19、所述催化剂中,以质量百分比计,所述贵金属的含量为0.1%~5%。
20、本发明还提供了所述的贵金属负载型铈锆钕铝复合氧化物催化剂在co催化氧化反应中的应用。
21、有益效果:根据本发明的分步混合法制备铈锆钕铝复合氧化物载体的方法,方法简单、成本低廉,制得的铈锆钕铝复合氧化物用于贵金属催化剂载体,负载活性组分后,贵金属分散均匀,粒径小,所得催化剂co催化氧化活性高。在100℃~300℃和510000ml-1·h-1·g-1高空速的反应条件下,表现出优异的催化活性和耐久性。
1.一种铈锆钕铝复合氧化物载体的制备方法,其特征在于,由铈前驱体、锆前驱体、钕前驱体和铝前驱体混合后焙烧制得,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的铈锆钕铝复合氧化物载体的制备方法,其特征在于,所述铈前驱体选自硫酸铈、醋酸铈、氯化铈、乙酸铈、草酸铈、硝酸铈、硝酸铈铵、三氧化二铈和氧化铈中的一种或几种;所述锆前驱体选自乙酸锆、草酸锆、硝酸锆、醋酸锆、碳酸锆、氧化锆中的一种或几种;所述钕前驱体选自氯化钕、硝酸钕、碳酸钕、硫酸钕、氧化钕、氮化钕、硼化钕、钕铁硼、钕铝石榴石中的一种或几种;所述铝前驱体选自碳酸铝、碱式碳酸铝、醋酸铝、硝酸铝、三氯化铝、草酸铝、乙酸铝和氧化铝中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的铈锆钕铝复合氧化物载体的制备方法,其特征在于,所述铈前驱体、锆前驱体、钕前驱体和铝前驱体分别加入溶剂制成浆料进行混合和研磨。
4.根据权利要求1所述的铈锆钕铝复合氧化物载体的制备方法,其特征在于,所述研磨采用行星球磨机进行,所述行星球磨机的公转转速为50~400r/min,自转转速为100~800r/min,时间为0.05~24h。
5.根据权利要求1所述的铈锆钕铝复合氧化物载体的制备方法,其特征在于,所述第四研磨料的粒径不大于5μm。
6.根据权利要求1所述的铈锆钕铝复合氧化物载体的制备方法,其特征在于,所述焙烧的温度为350~800℃,时间为10~600min。
7.根据权利要求1~6任一所述的铈锆钕铝复合氧化物载体的制备方法制得的铈锆钕铝复合氧化物载体。
8.根据权利要求7所述的铈锆钕铝复合氧化物载体,其特征在于,以质量百分比计,包含氧化铈15~70%,氧化锆25~70%,氧化铝5~60%,氧化钕0.5~10%。
9.一种贵金属负载型铈锆钕铝复合氧化物催化剂,其特征在于,包含活性组分和载体,所述活性组分选自贵金属pd、pt、au中的一种或几种,载体为权利要求7所述的铈锆钕铝复合氧化物载体。
10.权利要求9所述的贵金属负载型铈锆钕铝复合氧化物催化剂在在co催化氧化反应中的应用。