一種用于消除鹵代烴的尖晶石型催化劑及其制備方法
【專利摘要】一種用于消除鹵代烴的尖晶石型催化劑及其制備方法，該催化劑為：AB2O4，其中A選自Co、Ni、Fe、Cu中的一種，B選自Al或Cr。用溶膠凝膠法制備：將A(NO3)2·xH2O、B(NO3)3·yH2O，以及檸檬酸按摩爾比1:2:6混合溶解，其中x=3、6或9，y=9；再在90℃水浴中攪拌至凝膠態(tài)，然后在180℃下發(fā)泡干燥3h；最后在400-700℃空氣氣氛下焙燒4h制得。該催化劑制備工藝簡單、用于消除鹵代烴廢氣性能較高。
【專利說明】一種用于消除鹵代烴的尖晶石型催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學(xué)催化劑，特別涉及一種用于消除鹵代烴的尖晶石型催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氯甲燒(Dichloromethane,簡稱 DCM)和二氯乙燒(Dichloroethane,簡稱 DCE)是重要的化工原料和反應(yīng)溶劑，因其具有溶解能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于化工生產(chǎn)、涂料、有機(jī)合成等領(lǐng)域。隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，對其需求量也日益增加，而隨之帶來的則是對地下水和大氣的嚴(yán)重污染，由于其在環(huán)境中具有積累性和穩(wěn)定性，已被美國環(huán)保署列在129種優(yōu)先控制的有毒污染物之中，因此急需一種高效的消除方法。
[0003]催化燃燒作為凈化含氯揮發(fā)性有機(jī)廢氣(Chlorinated Volatile OrganicCompounds, CVOCs)最有效的方法之一,在催化劑的作用下,使有機(jī)廢氣在較低溫度發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳、氯化氫和水，同時放出熱量。由于反應(yīng)溫度較低(~350°C)，可以避免直接燃燒帶來的NOx 二次污染。
[0004]目前，用于凈化工業(yè)廢氣的催化劑，主要分為兩種:貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑?？墒怯捎谫F金屬資源缺乏，價格昂貴，使得貴金屬催化劑的使用受到限制。因此，為了降低催化劑成本，非貴金屬催化劑的研究越來越受到關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對鹵代烴分解溫度過高，副產(chǎn)物過多的不足，提供一種性能優(yōu)異的用于消除鹵代烴廢氣的尖晶石型催化劑及其制備方法。
[0006]為解決該技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種用于消除鹵代烴的尖晶石型催化劑，該催化劑為=AB2O4，其中A選自Co、N1、Fe、Cu中的一種，B選自Al或Cr。
[0008]上述催化劑通過溶膠凝膠法制備，制備催化劑AB2O4的方法如下:
[0009]將A(NO3)2 -XH2O^B(NO3)3 -YH2O,以及檸檬酸按摩爾比1:2:6混合溶解，其中x=3、6或9，y=9 ;再在90°C水浴中攪拌至凝膠態(tài)，然后在180°C下發(fā)泡干燥3h ;最后在400_700°C空氣氣氛下焙燒4h，得到本發(fā)明催化劑。
[0010]本發(fā)明催化劑，采用溶膠凝膠法，制備具有尖晶石型催化劑，提高催化劑消除鹵代烴的能力。而該催化劑作為消除鹵代烴廢氣的非貴金屬催化劑，易于合成、并且在290°c就能完全消除鹵代烴，因此很大程度上降低了成本。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
[0012]將Co (NO3)2.6H20、Cr (NO3)3.9H20 以及檸檬酸按摩爾比 1:2:6 混合溶解，90 °C水浴攪拌至凝膠態(tài)，180°C發(fā)泡干燥3h，400°C空氣氣氛下焙燒4h，得到本發(fā)明催化劑CoCr204-400。壓片，過篩，取40-60目的催化劑顆粒。催化劑活性評價見表1。
[0013]催化劑活性評價條件，將已制備的催化劑壓片過篩，之后選擇40-60目的催化劑顆粒，用量為1.0g，加入一定量的石英砂稀釋至2ml，充分混合好后裝入用于反應(yīng)的石英管(內(nèi)徑為9_)中，將熱電偶插入催化劑中來測量溫度。鹵代烴和空氣的混合氣作為反應(yīng)氣，其中空速為ΙδΟΟΟΙh-1，CH2Cl2濃度為3000ppm。反應(yīng)溫度以10°C.min—1的升溫速率由室溫升至所需溫度，在每個溫度點(diǎn)反應(yīng)穩(wěn)定30min再進(jìn)樣，用火焰粒子探測器(FID)氣相色譜(Shimadzu公司GC-14C)檢測。根據(jù)反應(yīng)前后氣體峰面積的百分比來計算CH2Cl2的轉(zhuǎn)化率。催化性能以CH2Cl2轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%的最低溫度T99表示。
[0014]實(shí)施例2
[0015]將Co (NO3)2.6H20、Cr (NO3)3.9H20 以及檸檬酸按摩爾比 1:2:6 混合溶解，90 °C水浴攪拌至凝膠態(tài)，180 °C發(fā)泡干燥3h，700 V空氣氣氛下焙燒4h，得到本發(fā)明催化劑CoCr204-700。壓片，過篩，取40-60目的催化劑顆粒。催化劑活性評價見表1。催化劑評價條件與實(shí)施例1相同。
[0016]實(shí)施例3
[0017]將Co (NO3) 2.6H20、Al (NO3) 3.9H20以及檸檬酸按摩爾比1:2:6混合溶解，90°C水浴攪拌至凝膠態(tài)，180°C發(fā)泡干燥3h，600°C空氣氣氛下焙燒4h，得到本發(fā)明催化劑CoA1204。壓片，過篩，取40-60目的催化劑顆粒。催化劑活性評價見表1。催化劑評價條件與實(shí)施例1相同。
[0018]實(shí)施例4 [0019]將Ni (NO3)2.6H20、Cr (NO3)3.9H20以及檸檬酸按摩爾比1:2:6混合溶解，90°C水浴攪拌至凝膠態(tài)，180°C發(fā)泡干燥3h，600°C空氣氣氛下焙燒4h，得到本發(fā)明催化劑NiCr204。壓片，過篩，取40-60目的催化劑顆粒。催化劑活性評價見表1。催化劑評價條件與實(shí)施例1相同。
[0020]實(shí)施例5
[0021]將Fe (NO3) 3.9H20、Cr (NO3) 3.9H20以及檸檬酸按摩爾比1:2:6混合溶解，90°C水浴攪拌至凝膠態(tài)，180°C發(fā)泡干燥3h，600°C空氣氣氛下焙燒4h，得到本發(fā)明催化劑FeCr204。壓片，過篩，取40-60目的催化劑顆粒。催化劑活性評價見表1。催化劑評價條件與實(shí)施例1相同。
[0022]實(shí)施例6
[0023]將Cu (NO3) 2.3H20、Cr (NO3) 3.9H20以及檸檬酸按摩爾比1:2:6混合溶解，90°C水浴攪拌至凝膠態(tài)，180°C發(fā)泡干燥3h，600°C空氣氣氛下焙燒4h，得到本發(fā)明催化劑CuCr204。壓片，過篩，取40-60目的催化劑顆粒。催化劑活性評價見表1。催化劑評價條件與實(shí)施例1相同。
[0024]實(shí)施例7
[0025]將Co(NO3)2.6H20、Cr (NO3) 3.9H20 以及檸檬酸按摩爾比 1:2:6 混合溶解，90 °C水浴攪拌至凝膠態(tài)，180°C發(fā)泡干燥3h，400°C空氣氣氛下焙燒4h，得到本發(fā)明催化劑CoCr204-400。壓片，過篩，取40-60目的催化劑顆粒。催化劑活性評價見表2。
[0026]催化劑活性評價條件，將已制備的催化劑壓片過篩，之后選擇40-60目的催化劑顆粒，用量為1.0g，加入一定量的石英砂稀釋至2ml，充分混合好后裝入用于反應(yīng)的石英管(內(nèi)徑為9mm)中，將熱電偶插入催化劑中來測量溫度。鹵代烴和空氣的混合氣作為反應(yīng)氣，其中空速為15000h-1，C2H4Cl2濃度為350ppm。反應(yīng)溫度以10°C.min—1的升溫速率由室溫升至所需溫度，在每個溫度點(diǎn)反應(yīng)穩(wěn)定30min再進(jìn)樣，用火焰粒子探測器(FID)氣相色譜(Shimadzu公司GC-14C)檢測。根據(jù)反應(yīng)前后氣體峰面積的百分比來計算C2H4Cl2的轉(zhuǎn)化率。催化性能以C2H4Cl2轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%的最低溫度T99表示。
[0027]表1:實(shí)施例1-6尖晶石型催化劑的性能
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種用于消除鹵代烴的尖晶石型催化劑，其特征在于:該催化劑為=AB2O4，其中A選自Co、N1、Fe、Cu中的一種，B選自Al或Cr。
2.權(quán)利要求1所述催化劑的制備方法，其特征在于用溶膠凝膠法制備:將A(NO3)2.XH2O^B(NO3)3.yH20，以及檸檬酸按摩爾比1:2:6混合溶解，其中x=3、6或9，y=9 ；再在90°C水浴中攪拌至凝膠態(tài)，然后在180°C下發(fā)泡干燥3h ;最后在400-70(TC空氣氣氛下焙燒4h，得到本發(fā)明催化劑。
3.權(quán)利要求1所述催化 劑在消除鹵代烴廢氣中的應(yīng)用。
【文檔編號】B01D53/70GK103877977SQ201410111958
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】魯繼青, 王瑜, 劉歡歡, 劉景弟, 羅孟飛 申請人:浙江師范大學(xué)