專利名稱：一種制氧的催化劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制氧的催化劑及其制備方法，特別涉及一種適合微型或便攜式化學制氧器中使用的制氧催化劑及其制備方法。
目前國內外市場銷售的各種便攜式或微型化學制氧器，一般可分為間歇或半連續(xù)操作和連續(xù)操作三類，其中間歇及半連續(xù)制氧器，如CN 205012，2056859，2076864，CN1049137，JP57-100903所公開的，通?；蛘邔⒅蒲鮿┡c催化劑按一定比例一次投入反應器中，每次用畢，排出廢液，再重新裝入制氧劑及催化劑，繼續(xù)使用；或者增加催化劑的數量，改變催化劑的形狀及成分，半連續(xù)地多次制氧，但產氧過程仍斷續(xù)進行，每次產氧量有限，仍需頻頻補充或更換催化劑，催化劑失活、流失，破碎耗量較大；對於連續(xù)制氧器，如GB2167054 DE2207281，JP54-28290，54-106074，61-219703所公開的，在使用此類催化劑時或一次性使用或裝量少，對催化劑長期使用性能要求較高，通常是由制造廠家一次加入足夠數量的催化劑，以保證較長的使用周期，但當用戶遇到催化劑活性衰減時，卻難以自行處理或更換。
本發(fā)明的目的在于克服現有的制氧催化劑的缺陷，提供一種新的使用方便的制氧催化劑及其制備方法。藉此催化劑，既可間歇操作，不必頻頻更換催化劑，使用次數較多，又可用于半連續(xù)及全連續(xù)制氧器操作，長期使用而不必更換，或甚少更換，即使更換，也可由用戶按需要及時補加，使用方便。本發(fā)明的另一目的是提供一種良好的產氧性能，活性好，穩(wěn)定性好的制氧催化劑。
許多金屬的氧化物、氯化物或其鹽類，對過氧化氫分解制氧均有高低不同的活性，若與非活性功能成分進行恰當的配方組合，使之具有最佳的化學活性及物理性能，最有效地發(fā)揮活性組分的催化作用，是格外重要研究開發(fā)課題；例如V-Al2O3，由于內孔較小，劇烈的過氧化氫分解反應常常會使活性組分剝落流失或載體顆粒崩裂，致使間歇制氧器只能每次加入少量催化劑，用一次換一次催化劑，而連續(xù)操作制氧器，催化劑則使用壽命有限，產氧能力受到限制。
本發(fā)明提出選用適當活性與非活性組分組合及改進成型加工及處理工序，便所得粒狀催化劑結構琉松，內孔道粗大，互通(＞＞100m)，類似海綿結構，以利于過氧化氧在催化劑顆粒內充分反應，生產出的氧氣向外擴散，放出的大量熱能又被水分子攜出，減少了活性組分剝離，載體崩裂的可能性，從而可充分地利用了催化劑的活性。
本發(fā)明催化劑通式為Wa·Xb·Yc·ZdW為催化劑的活性組分，X為助活性組分，Y為載體，Z為粘結劑；a、b、c、d分別為各主要成分的計量系數(重量份數)范圍 優(yōu)選范圍a2-40a5-25b0-20b0-10c10-90 c30-70d0-20d0-10w為催化劑的活性組分，包括元素周期表下列諸元素的各種價態(tài)的氧化物、氧化物或鹽類IB族Cu、Ag、AuIIB族Zn、CdIVB族Sn、PbVIB族Cr、Mo、WVIIB族Mn、To、ReVIII過渡金屬Fe、Co、Ni、Rh、Os、Ir、Pt、Pd。
X為催化劑的助活性組分，包括元素周期表下列諸元素的氧化物、氫氧化物、各種無機酸或有機酸鹽類IA族Li、Na、kIIA族Ca、MgIVB族Ti、ZrVIB族La系稀土金屬。
Y為催化劑的載體，包括下列諸元素的氫氧化物，氧化物等化合物，或其混合物及天然礦物IIIA族B、ALIVA族C、Si、Sn、Pb、
VA族P、Sb天然礦物；白土、粘土、高嶺土、菱苦土、硅藻土、海沸石以及稀土等。
Z為催化劑的粘結劑，包括較低分子量(M1000～10000)的聚乙烯醇、聚異丁烯等有機樹酯及無機酸(如鹽酸、硝酸等)或硅溶膠、鋁溶膠等膠體溶液。
本發(fā)明制氧催化劑的制備方法為稱取一定數量的含W元素的金屬氧化物、氯化物或硝酸鹽，含X金屬元素的氧化物、氫氧化物或鹽類，及作為載體Y的適量的金屬或非金屬的氫氧化物、硝酸鹽或天然礦物如白土、粘土等；將此三種組分均勻混合，再加入適量的粘結劑，繼續(xù)混合、送入造粒機造粒成型，在120-150℃下干操2-6小時，然后再在400-600℃下焙燒4-6小時，即成為結構疏松、具有內孔網道海綿狀結構的粒狀催化劑，此催化劑具有一定的強度及較高的活性及穩(wěn)定性。
下列結合實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
實施例1稱取氧化銅5g、氧化鉛2g、高錳酸鉀10g、氧化鐵5g、硅藻土35g均勻混合后，再加入30％的硅酸鈉溶液40g及聚乙烯醇(M2000)2g，再次均勻混合，造粒成型，于130℃下干燥3-5小時，再于550℃下焙燒6小時，即得疏松催化劑顆粒。
經活性評價，用30％的過氧化氫溶液，使用此催化劑，產氧能力為2.5L/分·克催化劑以上；50g催化劑可消耗20％過氧化氫溶液180kg。
實施例2稱取氫氧化銅10g、二氧化錳40g、氯化稀土10g、氯化氫氧化鎂20g、氫氧化鋁40g、粘結劑1g及適量的水，將其攪拌混合成漿狀、擠壓、成型，于130℃干燥5小時，550焙燒6小時即得粒狀(圓柱、球?；驂K狀)催化劑，用30％過氧化氫溶液評估其括性為產氧能力為2.7L/分·克催化劑，50g催化劑可消耗20％過氧化氫210kg。
實施例3稱取氫氧化鋁(SB粉)30g、碳酸錳15g、硅酸鈉(30％溶液)30g、氫氧化鈣12g和石英砂(40-60目)10g，混合攪拌均勻，成型，于130℃干燥4小時，于550℃下焙燒6小時，即得。用30％的過氧化氫溶液評價此催化劑活性，產氧能力為1.9L/分·克催化劑，每克催化劑可消耗2.2kg的20％的過氧化氫。
實施例4稱取氫氧化鋁顆粒(球?；驍D條)50g，于500℃下焙燒4小時，使之成為γ-Al2O3球?；驐l狀物，再分別稱取硝酸銅5g，高錳酸鉀10g，硝酸鎳5g，氯化稀土l0g，混合，用水溶解、浸漬於γ-Al2O3上，再進行干燥及焙燒，得活性較高的催化劑，產氧能力達3立升/克·分，可消耗20％過氧化氫270kg以上。
權利要求
1.一種制氧催化劑，包括括性組分、助活性助分、載體和粘結劑。
2.按照權利要求1所述的催化劑，其中所述的活性組分包括有下列元素的氧化物、氯化物或鹽類的一種或幾種Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Sn、Pb、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Co、Ni、Rn、Os、Ir、Pt；其含量為2-40重量份。
3.按照權利要求2所述的催化劑，其中所述的活性組分的含量為5-25重量份。
4.按照權利要求1所述的催化劑，其中所述的助活性組分包括有下列元素的氧化物、氫氧化物、無機酸或有機酸鹽Li、Na、K、Ca、Mg、Ti、Zr及稀土元素；其含量為0-20重量份。
5.按照權利要求4所述的催化劑，其中所述的助活性組分的含量為0-10重量分。
6.按照權利要求1所述的催化劑，其中所述的載體包括B、Al、C、Si、Sn、Pb、P或Sb的化合物或混合物，或包括白土、粘土、高嶺土、菱苦土、硅藻土、海沸石或稀土；其含量為10-90重量份。
7.按照權利要求6所述的催化劑，其中所述的載體的含量為30-70重量份。
8.按照權利要求1所述的催化劑，其中所述的粘結劑包括聚異丁稀、聚苯乙烯、乙丙橡膠、無機酸、硅溶膠或鋁溶膠硅酸鈉溶液等；其含量為0-20重量份。
9.按照權利要求8所述的催化劑，其中所述的粘結劑的含量為0-10重量份。
10.按照權利要求1-9任一項所述的催化劑的制備方法，將活性組分，助活性助分、載體及粘結劑按上述配比混合，攪拌均勻并成型，再經干燥和焙燒即得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型的制氧催化劑及其制備方法。該催化劑由活性組分、助活性組分、載體及粘結劑四種組分經混合攪拌均勻，在一定溫度下干燥、焙燒即可。該種催化劑既可用于間歇操作制氧器，又可用于半連續(xù)或連續(xù)制氧器，具有較好的產氧性能，活性好，穩(wěn)定性好。
文檔編號C01B13/02GK1122308SQ9511619
公開日1996年5月15日 申請日期1995年11月14日 優(yōu)先權日1995年11月14日
發(fā)明者林民 申請人:北京司麥特電子儀器有限公司