鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的制備方法和鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及催化劑領(lǐng)域，尤其涉及鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的制備方法和鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣具有儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉和熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于燃?xì)夤┡⑷細(xì)獍l(fā)電、天然氣汽車(chē)等領(lǐng)域。但由于其燃燒火焰溫度高、燃燒不充分，將會(huì)產(chǎn)生較多的N0X、CO等污染物，同時(shí)未充分燃燒的天然氣(甲烷)排入大氣會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。因此，降低甲烷燃燒溫度、提高燃燒充分性，對(duì)減少污染物和甲烷的排放具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]催化燃燒具有燃燒溫度低、燃燒充分等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是最理想的燃燒方式。目前用于甲烷催化燃燒的催化劑主要有Pt、Rh、Pd等貴金屬和過(guò)渡金屬及其復(fù)合氧化物。其中，過(guò)渡金屬及其復(fù)合氧化物型催化劑，例如鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的活性高且價(jià)格低廉，被廣泛應(yīng)用。然而鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑在500°C以上會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，使其活性降低，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)Y(jié)，發(fā)生明顯的失活的現(xiàn)象，高溫穩(wěn)定性差。而甲烷催化燃燒是強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)和尾氣溫度較高，比如天然氣汽車(chē)尾氣溫度通常在500-700°C，對(duì)催化劑的高溫穩(wěn)定性提出了較高的要求。
[0004]共沉淀法是當(dāng)前用于制備鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的較好方法之一，然而目前的共沉淀法多采用氫氧化鈉或氫氧化鉀作為沉淀劑，在共沉淀過(guò)程中，需要對(duì)PH、沉淀劑加入速度、沉淀劑加入溫度等諸多因素進(jìn)行精確控制以促使原料發(fā)生共沉淀，形成良好的沉淀物。這使得采用共沉淀法制備鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑比較繁瑣，不易控制，且形成的催化劑顆粒較大，導(dǎo)致后期的焙燒溫度不宜過(guò)高，從而很難實(shí)現(xiàn)催化劑的高溫穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的制備方法和鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑，所述制備方法工藝簡(jiǎn)單，能夠提高催化劑的高溫穩(wěn)定性同時(shí)還保證其催化活性。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供一種鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的制備方法，具體包括以下步驟:
[0008]S1、配置鈷鹽與鈰鹽的混合溶液；
[0009]S2、將沉淀劑加入到鈷鹽與鈰鹽的混合溶液中，陳化后得到沉淀，其中，所述沉淀劑包括弱堿性碳酸鹽或尿素；
[0010]S3、將所述沉淀置于500?1000°C下焙燒。
[0011]優(yōu)選地，在步驟SI中，以金屬元素的含量計(jì)，鈷鈰摩爾比為1:1?10:1。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鈷鋪摩爾比為4:1?6:1。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鈷鋪摩爾比為5:1。
[0014]其中，所述弱堿性碳酸鹽包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸銨或碳酸氫銨中的至少一種。
[0015]具體地，步驟S2中，沉淀劑的加入量為:鈷鹽與沉淀劑的摩爾比為1:0.5?4。
[0016]優(yōu)選地，所述鈷鹽與沉淀劑的摩爾比為1: 1.5?3。
[0017]具體地，在步驟S2中，陳化的時(shí)間為2?3小時(shí)。
[0018]具體地，步驟S3可以為:將所述沉淀置于700?1000°C下焙燒。
[0019]還提供一種根據(jù)上述方法制備得到的鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑。
[0020]本發(fā)明提供了一種鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的制備方法和鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑，采用共沉淀的方法以弱堿性碳酸鹽或尿素使鈷鹽與鈰鹽發(fā)生共沉淀，然后在500?100tC的高溫下進(jìn)行焙燒，與現(xiàn)有共沉淀法因采用氫氧化鈉或氫氧化鉀而需要對(duì)PH、沉淀劑加入速度、沉淀劑加入溫度等多個(gè)因素都進(jìn)行精確控制相比，由于本發(fā)明采用了弱堿性碳酸鹽或尿素，加入到鈷鹽與鈰鹽的混合溶液后良好地緩沖了 PH變化，不會(huì)使pH大幅度變化，從而為鈷鹽與鈰鹽發(fā)生共沉淀提供了穩(wěn)定的沉淀環(huán)境，無(wú)需再額外使用緩沖液等精確控制pH，而且對(duì)pH的良好控制還減弱了沉淀劑加入速度、溫度等其他因素對(duì)沉淀過(guò)程的影響，使得無(wú)需對(duì)加入溫度、加入速度等進(jìn)行精確控制，大大簡(jiǎn)化了工藝條件，且穩(wěn)定的沉淀環(huán)境有利于形成粒徑較小的催化劑，在后續(xù)焙燒過(guò)程中能夠經(jīng)受更高的溫度，可以提高催化劑的高溫穩(wěn)定性同時(shí)還保證其催化活性。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的制備方法的流程圖；
[0022]圖2為對(duì)比例及實(shí)施例1?4提供的催化劑催化甲烷燃燒的催化性能測(cè)試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的制備方法，具體可以包括以下步驟:
[0025]S1、配置鈷鹽與鈰鹽的混合溶液；
[0026]S2、將沉淀劑加入到鈷鹽與鈰鹽的混合溶液中，陳化后得到沉淀，其中，該沉淀劑為弱堿性碳酸鹽或尿素；
[0027]S3、將步驟SI制得的沉淀置于500?1000°C下焙燒。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑的制備方法，采用共沉淀的方法以弱堿性碳酸鹽或尿素使鈷鹽與鈰鹽發(fā)生共沉淀，然后在500?100tC的高溫下進(jìn)行焙燒，與現(xiàn)有共沉淀法因采用氫氧化鈉或氫氧化鉀而需要對(duì)PH、沉淀劑加入速度、沉淀劑加入溫度等多個(gè)因素都進(jìn)行精確控制相比，由于本發(fā)明采用了弱堿性碳酸鹽或尿素，加入到鈷鹽與鈰鹽的混合溶液后良好地緩沖了 PH變化，不會(huì)使pH大幅度改變，從而為鈷鹽與鈰鹽發(fā)生共沉淀提供了穩(wěn)定的沉淀環(huán)境，無(wú)需再額外使用緩沖液等精確控制PH，而且對(duì)pH的良好控制還減弱了沉淀劑的加入速度、溫度等其他因素對(duì)沉淀過(guò)程的影響，使得無(wú)需對(duì)加入溫度、加入速度等進(jìn)行精確控制，大大簡(jiǎn)化了工藝條件，且穩(wěn)定的沉淀環(huán)境有利于形成粒徑較小的催化劑，在后續(xù)焙燒過(guò)程中能夠經(jīng)受更高的溫度，可以提高催化劑的高溫穩(wěn)定性同時(shí)還保證其催化活性。
[0029]具體地，所述配置鈷鹽與鈰鹽的混合溶液可以為:根據(jù)以金屬元素的含量計(jì)，鈷鈰摩爾比為1:1?10:1來(lái)稱(chēng)取對(duì)應(yīng)質(zhì)量的鈷鹽和鈰鹽，然后以水為溶劑溶解后配成鈷鹽與鈰鹽的混合溶液。
[0030]其中，鈷鹽可以是任一種水溶性鈷化合物，例如可以為硝酸鈷、乙酸鈷、氯化鈷、醋酸鈷、草酸鈷等中的一種，優(yōu)選可以為硝酸鈷、乙酸鈷、氯化鈷的一種。硝酸鈷、乙酸鈷、氯化鈷的陰離子分別為硝酸根、乙酸根、氯離子，與其他鈷鹽的陰離子相比，經(jīng)過(guò)加熱等化學(xué)過(guò)程后易于分解為氣體或直接轉(zhuǎn)化為氣體而排出體系，這樣，在得到沉淀后有利于通過(guò)加熱等過(guò)程除去陰離子而純化沉淀。
[0031]鈰鹽可以是任一種水溶性鈰化合物，例如可以為硝酸鈰、乙酸鈰、醋酸鈰、草酸鈰等中的一種，優(yōu)選可以為硝酸鈰、乙酸鈰。
[0032]以鈷鈰摩爾比為1:1?10:1來(lái)配置鈷鹽與鈰鹽的混合溶液，由此制得的鈷鈰復(fù)合氧化物催化劑中，氧化鈰粒子良好地分散了氧化鈷粒子，能夠使氧化鈷的平均粒徑由35nm減小至20nm以下，大大提尚了比表面積，而且氧化鋪具有$父尚的儲(chǔ)氧能力，可以與氧化鉆良好地發(fā)生協(xié)同作用，從而有利于提高催化甲烷燃燒的催化活性。
[0033]同時(shí)，鈷鹽與鈰鹽緩慢地發(fā)生共沉淀，形成均勻混合的沉淀物，這樣在后續(xù)500?100tC的高溫下進(jìn)行焙燒的過(guò)程中，部分尖晶石型氧化鈷粒子會(huì)進(jìn)入立方螢石型氧化鈰粒子中，氧化鈰的立方螢石型骨架結(jié)構(gòu)就可抑制氧化鈷尖晶石型快速生長(zhǎng)，從而避免氧化鈷的晶?？焖偕L(zhǎng)而相互粘結(jié)，即能夠避免氧化鉆的尚溫?zé)Y(jié)，具有$父尚的尚溫穩(wěn)定性。
[0034]鈷鈰摩爾比具體可以為1:1、1.5:1、3:1、4:1、6:1、