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      一種堇青石整體式催化劑及其制備方法和應(yīng)用_2

      文檔序號(hào):9281189閱讀:來源:國(guó)知局
      40°C、45°C、 50°(:、55°(:、60°(:、65°(:、70°(:、75°(:或80°(:等,時(shí)間可為0.511、111、1.511、211或311等。
      [0041] 將溶液B滴加于溶液A中是將溶液B緩慢的滴加于溶液A中,使二者分散均勾,形 成穩(wěn)定的凝膠。
      [0042] 優(yōu)選地,所述鈰鹽為硝酸鈰、醋酸鈰、硫酸鈰或氯化鈰中任意一種或至少兩種的組 合,所述組合典型但非限制性實(shí)例有:硝酸鈰和醋酸鈰的組合,醋酸鈰和硫酸鈰的組合,硫 酸鈰和氯化鈰的組合,硝酸鈰、醋酸鈰和硫酸鈰的組合,硝酸鈰、醋酸鈰、硫酸鈰和氯化鈰的 組合等。
      [0043] 優(yōu)選地,所述鋯的醇鹽為正丙醇鋯和/或異丙醇鋯,例如可以采用正丙醇鋯和異 丙醇鋯的組合物,也可以采用正丙醇鋯和異丙醇鋯中任意一種。
      [0044] 優(yōu)選地,所述溶劑為正丙醇和/或異丙醇,例如可以采用正丙醇和異丙醇的組合 物,也可以采用正丙醇和異丙醇中任意一種。
      [0045] 優(yōu)選地,在25~80°C下攪拌0. 5~3h的同時(shí)調(diào)節(jié)溶液的pH為3~6,例如調(diào)節(jié) pH 為 3、3· 5、4、4· 5、5 或 6 等。
      [0046] 優(yōu)選地,在25~80°C下攪拌0. 5~3h的同時(shí)滴加硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH。
      [0047] 優(yōu)選地,滴加的硝酸的濃度為0· 5~I. 5mol/L,例如0· 5mol/L、0. 7mol/L、0. 9mol/ L、L Omol/L、L 2mol/L、L 4mol/L、或 L 5mol/L 等,優(yōu)選為 lmol/L〇
      [0048] 優(yōu)選地,加入的導(dǎo)電炭黑的粒徑為10~100nm,例如10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、 60nm、70nm、80nm、90nm 或 IOOnm 等。
      [0049] 優(yōu)選地,過渡涂層的凝膠漿液中鈰離子和鋯離子的總的濃度為0. 1~0. 5mol/L, 例如 〇· lmol/L、0. 2mol/L、0. 3mol/L、0. 45mol/L 或 0· 5mol/L 等。
      [0050] 本發(fā)明中,步驟(I)將經(jīng)過熱處理的堇青石基蜂窩陶瓷浸漬在過渡涂層的凝膠 楽液中 5 ~IOmin 再取出,浸漬時(shí)間可為 5min、5. 5min、6min、6. 5min、7min、7. 5min、8min、 8. 5min、9min、9. 5min 或 IOmin 等。
      [0051] 優(yōu)選地,步驟(I)中的干燥溫度為60~80°C,例如60°C、65°C、70°C、75°C、S80°C 等。
      [0052] 優(yōu)選地,步驟(1)中的干燥時(shí)間為8~24h,例如8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、 22h 或 24h 等。
      [0053] 優(yōu)選地,步驟(1)中的焙燒溫度為500~700°C,例如500°C、530°C、550°C、570°C、 600 cC、630 cC、670 cC 或 700 cC 等。
      [0054] 優(yōu)選地,步驟(1)中的焙燒時(shí)間為3~6h,例如3h、3. 5h、4h、4. 5h、5h、5. 5h或6h 等。
      [0055] 優(yōu)選地,步驟⑴中得到的包覆有過渡涂層的堇青石基蜂窩陶瓷中CeniZr 1 "02的質(zhì) 量為堇青石基蜂窩陶瓷質(zhì)量的1~5%,例如1%、1. 5%、2%、2. 5%、3%、3. 5%、4%、4. 5% 或5%等。
      [0056] 優(yōu)選地,步驟(1)中得到的包覆有過渡涂層的堇青石基蜂窩陶瓷中導(dǎo)電炭黑的質(zhì) 量為 CeniZr1 "02的 0 ~5%,例如 0、0· 1%、0· 5%、1%、1· 5%、2%、2· 5%、3%、3· 5%、4%、 4. 5%或 5%等。
      [0057] 本發(fā)明中,步驟(2)中含活性組分的浸漬液的制備方法為:
      [0058] 將La鹽、Sr鹽、Mn鹽和Co鹽超聲分散于水和醇類溶劑的混合溶劑中,得到含活性 組分的浸漬液。
      [0059] 優(yōu)選地,所述La鹽為L(zhǎng)a的硝酸鹽、硫酸鹽或氯化鹽中任意一種或至少兩種的組 合,所述組合典型但非限制性實(shí)例有:La的硝酸鹽和La的硫酸鹽的組合,La的硫酸鹽和La 的氯化鹽,La的硝酸鹽、硫酸鹽和氯化鹽的組合等。
      [0060] 優(yōu)選地,所述Sr鹽為Sr的硝酸鹽、硫酸鹽或氯化鹽中任意一種或至少兩種的組 合,所述組合典型但非限制性實(shí)例有:Sr的硝酸鹽和Sr的硫酸鹽的組合,Sr的硫酸鹽和Sr 的氯化鹽,Sr的硝酸鹽、硫酸鹽和氯化鹽的組合等。
      [0061] 優(yōu)選地,所述Mn鹽為Mn的硝酸鹽、硫酸鹽或氯化鹽中任意一種或至少兩種的組 合,所述組合典型但非限制性實(shí)例有:Mn的硝酸鹽和Mn的硫酸鹽的組合,Mn的硫酸鹽和Mn 的氯化鹽,Mn的硝酸鹽、硫酸鹽和氯化鹽的組合等。
      [0062] 優(yōu)選地,所述Co鹽為Co的硝酸鹽、硫酸鹽或氯化鹽中任意一種或至少兩種的組 合,所述組合典型但非限制性實(shí)例有:Co的硝酸鹽和Co的硫酸鹽的組合,Co的硫酸鹽和Co 的氯化鹽,Co的硝酸鹽、硫酸鹽和氯化鹽的組合等。
      [0063] 優(yōu)選地,控制含活性組分的浸漬液中(La+Sr)和(Mn+Co)的離子摩爾比為1:1 ;
      [0064] 優(yōu)選地,控制含活性組分的浸漬液中Sr和(La+Sr)的離子摩爾比為(0~0. 2) : 1, 例如0. 01:1、0. 05:1、0. 1:1、0. 15:1或0. 2:1,其還包括Sr離子濃度為0的情況。
      [0065] 優(yōu)選地,控制含活性組分的浸漬液中Co和(Mn+Co)的離子摩爾比為(0~0. 2) : 1, 例如0. 01:1、0. 05:1、0. 1:1、0. 15:1或0. 2:1,其還包括Co離子濃度為0的情況。
      [0066] 優(yōu)選地,所述水和醇類溶劑的混合溶劑中水和醇類溶劑的體積比為(0. 2~5) : 1, 例如 0· 2:1、0· 5:1、1:1、1· 5:1、2:1、2· 5:1、3:1、3· 5:1、4:1、4· 5:1 或 5:1 等。
      [0067] 優(yōu)選地,所述醇類溶劑為乙醇和/或丙醇,例如可以為乙醇和丙醇的混合物,也可 以單獨(dú)采用乙醇或丙醇中任意一種。
      [0068] 優(yōu)選地,所述水為去離子水。
      [0069] 優(yōu)選地,所述含活性組分的浸漬液中La、Sr、Mn和Co離子的總的濃度為0. 3~ 3mol/L,例如 0· 3mol/L、0. 5mol/L、lmol/L、I. 5mol/L、2mol/L、2. 5mol/L 或 3mol/L 等。
      [0070] 本發(fā)明中,步驟(2)中干燥的溫度為60~80°C,例如60°C、65°C、70°C、75°CS 80°C 等。
      [0071] 優(yōu)選地,步驟(2)中干燥的時(shí)間為8~24h,例如8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、 22h 或 24h 等。
      [0072] 優(yōu)選地,步驟(2)中焙燒的溫度為500~700°C,例如500°C、530°C、550°C、570°C、 600 cC、630 cC、670 cC 或 700 cC 等。
      [0073] 優(yōu)選地,步驟(2)中焙燒的時(shí)間為3~6h,例如3h、3. 5h、4h、4. 5h、5h、5. 5h或6h 等。
      [0074] 第三方面,發(fā)明提供上述的堇青石整體式催化劑的用途,其應(yīng)用于工業(yè)有機(jī)廢氣 中苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯或正己烷中任意一種或至少兩種的凈化,所述組合典型但非 限制性實(shí)例有:有機(jī)廢氣中苯和甲苯的凈化,有機(jī)廢氣中苯、甲苯和二甲苯的凈化,有機(jī)廢 氣中二甲苯和乙酸乙酯的凈化,有機(jī)廢氣中苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯和正己烷的凈化等。
      [0075] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:
      [0076] (1)本發(fā)明采用凝膠液浸漬法制備催化劑的CeniZr1 "02過渡涂層,避免了預(yù)先制備 CeniZr1 "02復(fù)合氧化物粉末再攪拌或高速剪切引起的分散不均,從而造成的涂層不均勻和易 脫落等問題;并且Ce具有儲(chǔ)放氧功能可以增強(qiáng)催化劑的活性。本發(fā)明中涂層具有高比表面 積,與基體結(jié)合力牢,既能增大活性組分的負(fù)載量,又能避免活性組分與基底間的高溫?zé)嵯?互作用。
      [0077] (2)本發(fā)明制備的催化劑活性組分通過浸漬含活性組分的鹽溶液一步負(fù)載鈣鈦礦 組分,避免了傳統(tǒng)浸漬方法中鈣鈦礦氧化物粉末通過攪拌或高速剪切再分散成浸漬液負(fù)載 的問題,并且一次負(fù)載量大,與涂層結(jié)合力牢、制備簡(jiǎn)單,涂層與活性組分的協(xié)同作用提升 催化效果,制備得到的催化劑在催化苯凈化過程中轉(zhuǎn)化率為10%、50%和90 %的時(shí)候?qū)?yīng) 的催化劑床層的溫度分別低于250°C、310°C和427°C,經(jīng)凈化后苯、甲苯和對(duì)二甲苯的濃度 均低至80ppm,取得較好的凈化效果。
      【附圖說明】
      [0078] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例3中催化劑小樣催化苯熱穩(wěn)定性及水汽影響結(jié)果圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0079] 為更好地說明本發(fā)明,便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說 明。但下述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的簡(jiǎn)易例子,并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍,本 發(fā)明保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
      [0080] 實(shí)施例1 :
      [0081] (1)堇青石基蜂窩陶瓷的熱處理:將堇青石蜂窩陶瓷整體放入鼓風(fēng)干燥箱中加熱 80°C,干燥 2h。
      [0082] (2)取8. 68g,0· 02mol硝酸鈰,6. 55g,0· 02mol正丙醇鋯,分別超聲溶于90ml正丙 醇溶液中,然后將含鋯的溶液于25°C在攪拌情況下滴加到含鈰的溶液中(其中,鈰離子和 鋯離子的總的濃度為〇. 22mol/L),滴加攪拌過程持續(xù)30min,繼續(xù)攪拌20min混合均勻后滴 加5ml,lmol/L的硝酸至pH為5~6,再攪拌IOmin陳化,取熱預(yù)處理的堇青石蜂窩陶瓷浸 漬到上述溶液中,浸漬8min,然后取出吹風(fēng)機(jī)吹干殘液,80°C烘干10h,700°C煅燒3h,得到 負(fù)載量為2. 3%的Cea5Zra5O2涂層的堇青石。
      [0083] (3)
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