一種具有催化活性的多孔堇青石及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及催化劑載體技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種具有催化活性的多孔堇青石及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟發(fā)展的同時，當(dāng)前環(huán)境W及能源短缺問題越來越受到關(guān)注。如采用汽油 和柴油的汽車，需要加裝催化劑尾氣凈化器來凈化尾氣中對人體有毒有害的污染物。很多 化學(xué)工業(yè)排放的有害物質(zhì)也需要通過催化劑加W處理。而制作催化劑不可缺少的載體是堇 青石材料燒制而成的蜂窩載體，堇青石具有熱膨脹系數(shù)低，氣孔率高的特點。正是由于堇青 石材料具有優(yōu)良的抗熱沖擊性能，在催化劑領(lǐng)域和蓄熱材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 由于天然堇青石很少，工業(yè)上均采用人工合成方法制備堇青石。由于采用堇青石 中相應(yīng)的純氧化物來合成高純度堇青石的原料成本高、燒制溫度高、燒制溫度窗口窄，導(dǎo)致 高純度堇青石的成本很高，工業(yè)上無法大規(guī)模推廣使用。因此，目前多采用天然原料為主合 成堇青石，如采用滑石、高嶺±等天然原料。在堇青石材料合成領(lǐng)域，如果降低材料的熱膨 脹系數(shù)是一個重要的指標，降低熱膨脹系數(shù)除了合成工藝外，主要取決于添加助劑的方法。 此外，由于堇青石材料主要用于汽車尾氣凈化，工業(yè)有機廢氣處理領(lǐng)域，如果在堇青石材料 合成過程中添加助劑，不但能降低材料的熱膨脹系數(shù)，又具有一定的催化性能，將大大拓展 堇青石材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有催化活性的多孔堇青石及其制備方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種具有催化活性的多孔堇青石，該堇青石由滑石、高嶺±、氧化侶、含碳娃藻±、 La2Ce2〇7、BaNb2〇e和BaTiO繩成，各成份的質(zhì)量百分含量為：滑石36.6%;高嶺± 43. 1 %;氧 化侶 14. 1 %;W娃藻上計量的含碳娃藻± 5.6% ;La2Ce2〇7〇. 2 % ;BaNb2〇e〇. 3 % ;BaTi〇3〇. 1 %。
[0007] 將原料按照質(zhì)量百分含量；滑石36.6% ;高嶺± 43. 1% ;氧化侶14. 1% ;含碳娃藻 ±W娃藻±計）5.6%;La2Ce2〇7〇.2%;BaNb2〇e〇.3%;BaTi〇3〇. 1%，經(jīng)過混合、研磨后 110°C 烘10小時，然后W每分鐘rc的升溫速率，在氮氣氣氛下升溫到800°C，保溫5小時，然后切 換成空氣氣氛，繼續(xù)W每分鐘rc的升溫速率，升溫到1350°C，保溫10小時燒成。
[000引所述含碳娃藻±的制備方法為娃藻±選用Si化含量大于90%的高純度娃藻±精 上，按照庶糖：娃藻上質(zhì)量比=1:2,稱取相應(yīng)的庶糖和娃藻±，庶糖用兩倍質(zhì)量的水溶解， 然后與娃藻上混合，浸潰2小時后，于100°C下蒸發(fā)除去水分，然后于500°C氮氣氣氛賠燒4 小時。
[0009] 所述La2Ce2〇7的制備方法；按照La與Ce摩爾比為1，稱取相應(yīng)的La2〇3和Ce(C〇3)2， 混合后研磨，然后在1400°C空氣氣氛賠燒8小時。
[0010] 所述BaNb2〇e的制備方法；按照Ba與佩摩爾比為1，稱取相應(yīng)的BaCO3和佩2〇5,混 合后研磨，然后在1000°c空氣氣氛賠燒8小時。
[0011] 所述BaTi化的制備方法：按照Ba與Ti摩爾比為1，稱取相應(yīng)的BaCO3和TiO2,混 合后研磨，然后在l〇〇〇°C空氣氣氛賠燒8小時。
[0012] 堇青石材料主要用于汽車尾氣凈化，工業(yè)有機廢氣處理領(lǐng)域的催化劑載體，如果 堇青石材料具有一定的催化活性，對提高負載活性組分后催化劑的性能起到幫助作用。本 發(fā)明通過堇青石合成配方的調(diào)整，W降低材料的熱膨脹系數(shù)，并使得堇青石材料本身具有 催化活性。采用本發(fā)明制備方法制得的堇青石比表面高、熱膨脹系數(shù)低、同時具有催化活 性。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做出進一步的具體說明，但本發(fā)明并不限于該些實施 例。
[0014] 實施例1
[001引（1)含碳娃藻上的制備；娃藻上選用Si02含量大于90%的高純度娃藻±精±，按 照質(zhì)量比庶糖：娃藻±=1:2,稱取相應(yīng)的庶糖和娃藻±。庶糖用兩倍質(zhì)量的水溶解，然后 與娃藻±混合，浸潰2小時后，于100°C下蒸發(fā)除去水分，然后于500°C氮氣氣氛賠燒4小 時，庶糖經(jīng)碳化，生成含碳娃藻±。
[0016] (2)La2Ce2〇7的制備：按照La與Ce摩爾比為1，稱取相應(yīng)的La2〇3和Ce(C〇3)2,混合 后研磨，然后在1400°C空氣氣氛賠燒8小時。
[0017] (3)BaNb2〇e的制備：按照Ba與佩摩爾比為1，稱取相應(yīng)的BaCO3和佩2〇5,混合后 研磨，然后在1000°c空氣氣氛賠燒8小時。
[0018] (4)831'1化的制備；按照83與1'1摩爾比為1，稱取相應(yīng)的83〇)3和1'1〇2，混合后研 磨，然后在1000°C空氣氣氛賠燒8小時。
[0019] 妨W精選滑石、精選高嶺上、氧化侶、含碳娃藻上、LasCesO,、BaNb2〇e和BaTiO3為 原料。原料按照如下質(zhì)量百分數(shù)：精選滑石36. 6% ;精選高嶺±43. 1% ;氧化侶14. 1% ; 含碳娃藻±W娃藻上計）5. 6% ;La2Ce2〇7〇. 2%巧3佩2〇6〇. 3% ;BaTi〇3〇. 1%。W上原料經(jīng) 過混合、研磨后壓制成型，W110°C烘10小時，然后W每分鐘rc的升溫速率，在氮氣氣氛 下升溫到800°C，保溫5小時，然后切換成空氣氣氛，繼續(xù)W每分鐘rc的升溫速率，升溫到 1350°C，保溫10小時燒成。
[0020] (6)樣品的比表面積采用液氮溫度下氮氣吸附的BET方法來測定，結(jié)果見表1。
[0021] (7)樣品熱膨脹系數(shù)測定，對堇青石樣品經(jīng)過研磨后，在50-800°C范圍內(nèi)進行熱 膨脹系數(shù)測定，結(jié)果見表1。
[002引做樣品的催化性能測試，對堇青石樣品破碎，選擇20~40目堇青石2ml，裝到催 化反應(yīng)器中。W丙烷燃燒反應(yīng)作為模擬反應(yīng)，丙烷-空氣為反應(yīng)氣體，丙烷濃度為lOOOppm， 通過催化劑，反應(yīng)氣體流量為670ml/min。分析反應(yīng)溫度下丙烷的轉(zhuǎn)化率。結(jié)果見表1。
[0023] 對比實施例1
[0024] (1)W精選滑石、精選高嶺上、氧化侶、精選娃藻上為原料。原料按照如下質(zhì)量百 分數(shù)；精選滑石36. 9% ;精選高嶺± 43. 4% ;氧化侶14. 1% ;精選娃藻± 5.6%。W上原料 經(jīng)過混合、研磨后壓制成型，Wii〇°c烘10小時，然后W每分鐘rc的升溫速率，在氮氣氣氛 下升溫到800°C，保溫5小時，然后切換成空氣氣氛，繼續(xù)w每分鐘rc的升溫速率，升溫到 1350°C，保溫10小時燒成。
[0025] (2)樣品熱膨脹系數(shù)測定和催化性能測試與實施例1相同，結(jié)果見表1。
[0026] 表1實施例和對比實施例催化劑的熱膨脹系數(shù)和催化性能
[0027]
【主權(quán)項】
1. 一種具有催化活性的多孔堇青石，其特征在于：該堇青石由滑石、高嶺土、氧化鋁、 含碳娃藻土、La2Ce207、BaNb2O6和BaTiO3組成，各成份的質(zhì)量百分含量為：滑石36. 6 %， 高嶺土 43. 1%，氧化鋁14. 1%，以硅藻土計量的含碳硅藻土 5. 6%，La2Ce2O7O. 2%， BaNb2O6O. 3%，BaTiO3O. 1%。
2. -種具有催化活性的多孔堇青石催化劑的制備方法，其特征在于將原料按照質(zhì)量百 分含量：滑石36. 6%，高嶺土 43. 1%，氧化鋁14. 1%，以硅藻土計量的含碳硅藻土 5. 6%， La2Ce2O7O. 2%，BaNb2O6O. 3%，BaTiO3O. 1%混合、研磨后，經(jīng)IKTC烘10小時，然后以每分鐘 1°C的升溫速率，在氮氣氣氛下升溫到800 °C，保溫5小時，然后切換成空氣氣氛，繼續(xù)以每 分鐘rc的升溫速率，升溫到1350°C，保溫10小時燒成。
3. 權(quán)利要求1所述的多孔堇青石，其特征在于所述含碳硅藻土的制備方法為硅藻土選 用5;102含量大于90%的高純度娃藻土精土，按照鹿糖：娃藻土質(zhì)量比=1:2,稱取相應(yīng)的 蔗糖和硅藻土，蔗糖用兩倍質(zhì)量的水溶解，然后與硅藻土混合，浸漬2小時后，于KKTC下蒸 發(fā)除去水分，然后于500°C氮氣氣氛焙燒4小時。
4. 權(quán)利要求1所述的多孔堇青石，其特征在于所述La2Ce207的制備方法：按照La與Ce 摩爾比為1，稱取相應(yīng)的La2O3和Ce(CO3) 2，混合后研磨，然后在1400°C空氣氣氛焙燒8小時。
5. 權(quán)利要求1所述的多孔堇青石，其特征在于所述BaNb206的制備方法：按照Ba與Nb 摩爾比為1，稱取相應(yīng)的BaCOjPNb205，混合后研磨，然后在1000°C空氣氣氛焙燒8小時。
6. 權(quán)利要求1所述的多孔堇青石，其特征在于所述BaTiO3的制備方法：按照Ba與Ti 摩爾比為1，稱取相應(yīng)的BaCOjPTiO2，混合后研磨，然后在1000°C空氣氣氛焙燒8小時。
【專利摘要】一種具有催化活性的多孔堇青石及其制備方法，各成份的質(zhì)量百分含量為：滑石36.6％；高嶺土43.1％；氧化鋁14.1％；以硅藻土計量的含碳硅藻土5.6％；La2Ce2O70.2％；BaNb2O60.3％；BaTiO30.1％。制備方法為將原料經(jīng)過混合、研磨后110℃烘10小時，然后以每分鐘1℃的升溫速率，在氮氣氣氛下升溫到800℃，保溫5小時，然后切換成空氣氣氛，繼續(xù)以每分鐘1℃的升溫速率，升溫到1350℃，保溫10小時燒成。該堇青石比表面高、熱膨脹系數(shù)低、同時具有催化活性。
【IPC分類】C04B35-195, C04B38-00
【公開號】CN104774002
【申請?zhí)枴緾N201510158376
【發(fā)明人】柳斌
【申請人】江西安天高新材料有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月3日