本發(fā)明涉及一種燃氣熱水器，具體說，涉及一種燃氣熱水器用非貴金屬co催化凈化材料及其制備方法。
背景技術：
隨著時代的進步及生活形態(tài)的轉變，熱水器已是目前一般居家生活不可或缺的必要裝置。其中，燃氣熱水器由于具有加熱迅速，購買及使用成本低，無論什么天氣都無需等待，可直接使用，且體積較小等優(yōu)點，最廣為一般大眾所采用。然而，使用燃氣熱水器，容易因緊閉的屋內(nèi)氧氣量不夠，使得燃氣不完全燃燒釋放出一氧化碳而造成中毒。因此，燃氣熱水器中一般都裝有一氧化碳凈化器，保證燃氣燃燒時co排放量達標，從而保證用戶的生命安全。
公開號cn104556032a的專利文獻公開了一種燃氣熱水器用co凈化器，其包括蜂窩陶瓷基體和附著在蜂窩陶瓷基體表面的催化劑層，但其活性組分是由貴金屬金、銀、釕、銠、鈀、鋨、銥或鉑中的一種或多種構成，生產(chǎn)成本較高。
公開號cn101143321b的專利文獻公開了一種co氧化的非貴金屬催化劑，該催化劑制備工藝簡單，但其反應溫度為-30～50℃。公開號cn103362613a的專利文獻公開了一種一氧化碳選擇性氧化鈰、鋯和銅的混合氧化物(cezrcuox)催化劑，但其使用溫度在200～400℃范圍內(nèi)。公開號cn103831111b的專利文獻公布了一種具有核殼結構的co3o4-ceo2-zro2催化劑，該催化劑制備工藝復雜，且其co完全氧化所需的溫度≤-65℃。上述三類催化劑均為非貴金屬催化劑，原材料成本較低，但都不適合在燃氣熱水器工況環(huán)境(150～200℃)下使用。
公開號cn101485984b專利文獻公開了一種co氧化催化劑，該催化劑由ceo2-tio2復合氧化物載體和活性組分cuo組成，其在80-170℃溫度范圍內(nèi)可以將co減少到100ppm，但是燃氣熱水器co凈化器出口處co濃度需降低到50ppm以下，且其在170-200℃范圍內(nèi)co轉化率降低，無法滿足熱水器煙氣排放要求。
綜上所述，目前燃氣熱水器用co凈化器存在生產(chǎn)成本較高，使用環(huán)境溫度較高(150～200℃)，對co排放量要求較低(≤50ppm)，使用壽命短等問題。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所解決的技術問題是提供一種燃氣熱水器用非貴金屬co催化凈化材料及其制備方法，材料具有成本低、耐高溫、水熱穩(wěn)定性好、抗硫及氟氯中毒性能好、使用壽命長、可將co含量降低到20ppm以下等優(yōu)點。
技術方案如下：
一種燃氣熱水器用非貴金屬co催化凈化材料，催化劑載體為cuo-tio2-sio2，活性組包括ceo2、sb2o3或nb2o5中的一種或幾種。
進一步：催化劑載體中，cuo與tio2和sio2的質量比例為5-9:1-5，sio2與tio2的質量比為1:19。
進一步：活性組分ceo2與載體cuo-tio2-sio2的摩爾比為1:1或1:2。
進一步：活性組分sb2o3或nb2o5與ceo2的摩爾比為1:4.3或1:6.2。
進一步：催化劑的比表面為180-220m2/g。
進一步：晶粒粒徑為25-30nm。
一種燃氣熱水器用非貴金屬co催化凈化材料的制備方法，采用表面活性劑模板法，其中模板劑為烷基糖苷；材料的催化劑載體為cuo-tio2-sio2，活性組包括ceo2、sb2o3或nb2o5中的一種或幾種。
優(yōu)選的：按照cuo與tio2+sio2質量比為7:1，sio2與tio2的質量比為1:19，分別稱取3303gcu(no3)2·3h2o與125gsio2與tio2的混合物于3l水中攪拌均勻，按照ceo2與cuo-tio2-sio2的摩爾比為1:1稱取6625.7gce(no3)3·6h2o于上述混合溶液中，攪拌均勻后加入0.23mol/l烷基糖苷溶液500ml，待其完全分散于上述溶液后，按照sb2o3與ceo2的摩爾比為1:4.3將sb2o3與氨水同時緩慢加到上述溶液中至ph＝9，攪拌陳化反應4h，110℃下水熱反應12h，抽濾洗滌，500℃下焙燒4h即可得到催化劑粉末。
優(yōu)選的：取0.28mol/l的烷基糖苷溶液3l，攪拌至溶液中泡沫大小為1-2mm，按照cuo/tio2+sio2質量比為6.5:1，sio2與tio2的質量比為1:19，分別稱取3263gcu(no3)2·3h2o和133gsio2與tio2的混合物于上述溶液中攪拌均勻，按照ceo2與cuo-tio2-sio2的摩爾比為1:2稱取3300gce(no3)3·6h2o于上述混合溶液中，攪拌2h至烷基糖苷泡沫將所加物質完全包覆，按照sb2o3與ceo2的摩爾比為1:4.3將醋酸銻的熱乙二醇溶液與氨水同時分別緩慢加到上述溶液中至ph＝9，攪拌陳化反應4h，110℃下水熱反應12h，抽濾洗滌，500℃下焙燒4h即可得到催化劑粉末。
優(yōu)選的：取0.18mol/l的烷基糖苷溶液3l，攪拌至溶液中泡沫大小為1-2mm，按照cuo/tio2+sio2質量比為7:1，sio2與tio2的質量比為1:19，分別稱取3303gcu(no3)2·3h2o與125gsio2與tio2的混合物于3l水中攪拌均勻，按照ceo2與cuo-tio2-sio2的摩爾比為1:1稱取6625.7gce(no3)3·6h2o于上述混合溶液中，按照nb2o5與ceo2的摩爾比為1:6.2將醋酸鈮溶液與氨水同時分別緩慢加到上述溶液中至ph＝9，攪拌陳化反應4h，110℃下水熱反應12h，抽濾洗滌，500℃下焙燒4h即可得到催化劑粉末。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明技術效果包括：
本發(fā)明具有成本低、耐高溫、水熱穩(wěn)定性好、抗硫及氟氯中毒性能好、使用壽命長、可將co含量降低到20ppm以下等優(yōu)點。
1、本發(fā)明所提供的co催化凈化器對于非全預混及全預混燃氣熱水器，都可以在120～270℃范圍內(nèi)將co的排放量降低到20ppm以下。
2、本發(fā)明所提供的co催化凈化器安裝后對風道壓力增加小于60pa，且其壽命可以達到2200h。
具體實施方式
下面參考示例實施方式對本發(fā)明技術方案作詳細說明。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。
燃氣熱水器用非貴金屬co催化凈化材料，為蜂窩狀，通過擠壓成型，催化劑載體為cuo-tio2-sio2，活性組分為ceo2、sb2o3或nb2o5中的一種或幾種。
催化劑載體中，cuo與tio2和sio2的質量比例為5-9:1-5，sio2與tio2的質量比為1:19。催化劑的比表面為180-220m2/g。晶粒粒徑為25-30nm。
ceo2與載體cuo-tio2-sio2的摩爾比為1:1或1:2?；钚越M分sb2o3或nb2o5與ceo2的摩爾比為1:4.3或1:6.2。
制備方法為表面活性劑模板法，其中模板劑為烷基糖苷。由ceo2-sb2o3(nb2o5)/cuo-tio2-sio2催化劑粉體自身擠壓而成。
實施例1：
(1)按照cuo與tio2+sio2質量比為7:1，sio2與tio2的質量比為1:19，分別稱取3303gcu(no3)2·3h2o與125gsio2與tio2的混合物于3l水中攪拌均勻，按照ceo2與cuo-tio2-sio2的摩爾比為1:1稱取6625.7gce(no3)3·6h2o于上述混合溶液中，攪拌均勻后加入0.23mol/l烷基糖苷溶液500ml，待其完全分散于上述溶液后，按照sb2o3與ceo2的摩爾比為1:4.3將sb2o3與氨水同時緩慢加到上述溶液中至ph＝9，攪拌陳化反應4h，110℃下水熱反應12h，抽濾洗滌，500℃下焙燒4h即可得到催化劑粉末。
(2)將上述催化劑經(jīng)傳統(tǒng)煉泥、陳腐、擠出、干燥、燒成、切割、包裝后即可得到蜂窩狀co催化凈化材料。
采用n2吸附-脫附測試，所得催化劑的比表面為183.6m2/g。采用xrd對催化劑進行分析，其晶粒粒徑為27.9nm。
實施例2：
(1)取0.28mol/l的烷基糖苷溶液3l，攪拌至溶液中泡沫大小為1-2mm，按照cuo/tio2+sio2質量比為6.5:1，sio2與tio2的質量比為1:19，分別稱取3263gcu(no3)2·3h2o和133gsio2與tio2的混合物于上述溶液中攪拌均勻，按照ceo2與cuo-tio2-sio2的摩爾比為1:2稱取3300gce(no3)3·6h2o于上述混合溶液中，攪拌2h至烷基糖苷泡沫將所加物質完全包覆，按照sb2o3與ceo2的摩爾比為1:4.3將醋酸銻的熱乙二醇溶液與氨水同時分別緩慢加到上述溶液中至ph＝9，攪拌陳化反應4h，110℃下水熱反應12h，抽濾洗滌，500℃下焙燒4h即可得到催化劑粉末。
(2)將上述催化劑經(jīng)傳統(tǒng)煉泥、陳腐、擠出、干燥、燒成、切割、包裝后即可得到蜂窩狀co催化凈化材料。
采用n2吸附-脫附測試，所得催化劑的比表面為209.7m2/g。采用xrd對催化劑進行分析，其晶粒粒徑為25.4nm。
實施例3：
(1)取0.18mol/l的烷基糖苷溶液3l，攪拌至溶液中泡沫大小為1-2mm，按照cuo/tio2+sio2質量比為7:1，sio2與tio2的質量比為1:19，分別稱取3303gcu(no3)2·3h2o與125gsio2與tio2的混合物于3l水中攪拌均勻，按照ceo2與cuo-tio2-sio2的摩爾比為1:1稱取6625.7gce(no3)3·6h2o于上述混合溶液中，按照nb2o5與ceo2的摩爾比為1:6.2將醋酸鈮溶液與氨水同時分別緩慢加到上述溶液中至ph＝9，攪拌陳化反應4h，110℃下水熱反應12h，抽濾洗滌，500℃下焙燒4h即可得到催化劑粉末。
(2)將上述催化劑經(jīng)傳統(tǒng)煉泥、陳腐、擠出、干燥、燒成、切割、包裝后即可得到蜂窩狀co催化凈化材料。
采用n2吸附-脫附測試，所得催化劑的比表面為181.0m2/g。采用xrd對催化劑進行分析，其晶粒粒徑為29.5nm。
實施例4：
(1)取0.2mol/l的烷基糖苷溶液3l，攪拌至溶液中泡沫大小為1-2mm，按照cuo/tio2+sio2質量比為5.3:1，sio2與tio2的質量比為1:19，分別稱取3176gcu(no3)2·3h2o和159gsio2與tio2的混合物于上述溶液中攪拌均勻，按照ceo2與cuo的摩爾比為1:2稱取3292.8gce(no3)3·6h2o于上述混合溶液中，按照nb2o5與ceo2的摩爾比為1:4.3將草酸鈮溶液與氨水同時分別緩慢加到上述溶液中至ph＝10，攪拌陳化反應4h，110℃下水熱反應12h，抽濾洗滌，500℃下焙燒4h即可得到催化劑粉末。
(2)將上述催化劑經(jīng)傳統(tǒng)煉泥、陳腐、擠出、干燥、燒成、切割、包裝后即可得到蜂窩狀co催化凈化材料。
采用n2吸附-脫附測試，所得催化劑的比表面為183.7m2/g。采用xrd對催化劑進行分析，其晶粒粒徑為26.8nm。進行co消除性能測試，具體反應條件如下：20-40ppmno，60-150ppmco，10-15％o2，10-15％h2o，30-100ppmso2，7％co2，100-1000ppm氟氯混合氣，ar為載氣，空速(ghsv)為90000-120000h-1。氣體檢測系統(tǒng)為配有氣體池的傅里葉變換紅外分析儀。
將以上實施例中的催化劑進行co消除性能測試：催化劑尺寸為1英寸*1英寸，反應氣體組成為(體積比)：40ppmno，100ppmco，10％o2，12％h2o，80ppmso2，7％co2，800ppm氟氯混合氣，ar為載氣，空速(ghsv)為90000h-1。氣體檢測系統(tǒng)為配有氣體池的傅里葉變換紅外分析儀。
從上述檢測結果可以看出，實施例1-4中催化劑在120～270℃溫度范圍內(nèi)出口處co濃度分別為16ppm，7ppm，10ppm和15ppm，經(jīng)檢測說明本發(fā)明的非貴金屬催化劑具有很好的凈化co效果。
將實施例1-4中的co凈化器加熱至1000℃，自然冷卻至室溫，并重復上述加熱-冷卻的過程53次(約相當于燃氣熱水器正常運行2200h)，之后對催化劑進行性能測試。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)實施例1-4中的催化劑在120～270℃溫度范圍內(nèi)出口處的co濃度風別為19ppm，14ppm，18ppm和19ppm，說明本發(fā)明的非貴金屬催化劑具有很好的熱穩(wěn)定性。
將實施例1-4中的co催化凈化器安裝后對風道壓力進行檢測，發(fā)現(xiàn)安裝后壓力增加均小于60pa，符合熱水器生產(chǎn)廠家對co催化凈化器的使用要求。
結合上述檢測結果可以看出，本發(fā)明的非貴金屬co凈化催化器具有成本低、耐高溫、水熱穩(wěn)定性好、抗硫及氟氯中毒性能好、使用壽命長、可將co含量降低到20ppm以下及使用風壓小等特點，滿足熱水器生產(chǎn)廠家對co凈化催化器的使用要求。
本發(fā)明所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應在隨附權利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。