[发明专利]用于N2O催化分解的Co氧化物/BaCO3催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了用于N₂O催化分解的Co氧化物/BaCO₃催化剂及其制备方法。所述催化剂以BaCO₃或其混和物为载体，Co氧化物主要存在于BaCO₃载体表面而形成Co氧化物富集壳层，而催化剂中Ba/Co原子比大于0.5。由本发明制备技术所得催化剂的特点是：(1)催化剂的比表面显著高于BaCO₃载体本身；(2)可充分利用Co氧化物对N₂O催化分解的高活性而降低催化剂的成本；(3)对于N₂O分解的催化活性显著高于由浸渍法和共沉淀法所得相同组成的催化剂。

技术领域

本发明属于环境保护催化材料和大气污染治理技术领域，涉及一种用吸附沉积法制备对于N₂O催化分解有高活性的壳层Co氧化物/BaCO₃催化剂的制备技术。

背景技术

N₂O大量产生于己二酸、硝酸的生产工程中。在氮氧化物的烃选择催化还原(HC-SCR) 和氢选择催化还原(H₂-SCR)过程中，也会因贵金属催化剂的选择性不高而产生N₂O。N₂O 是一种远比NO_x毒性更强和远比CO₂和CH₄温室效应更强的气体，为保护大气环境，必须将上述过程中产生的N₂O有效消除。

有效消除上述尾气中N₂O的方法之一是将上述尾气提高到250-600℃使其中的N₂O在催化剂的作用下催化分解成无害的氮气和氧气。催化分解N₂O的温度，取决于催化剂的活性。催化剂的活性越高，可有效消除N₂O的温度就可越低，过程耗能就越小。

目前研究报道的N₂O分解消除催化剂主要有贵金属催化剂、分子筛类催化剂和过渡金属氧化物催化剂。

贵金属催化剂具有优良的低温催化分解反应活性，但其高昂的成本限制其工业应用；分子筛类催化剂的活性相对较差；过渡金属氧化物催化剂，其主要活性组分为Co氧化物、Cu 氧化物或Ni氧化物。

对于过渡金属氧化物催化剂，碱金属、碱土金属以及一些稀土元素被研究报道是有效的助剂，但已有研究表明，这些助剂在催化剂中的存在量只有在相当少时对于提高催化剂的N₂O 分解活性才是有效的。

专利CN103877989A研究公开了碱金属修饰的Co、Mn二元金属氧化物催化剂用于N₂O 分解催化消除，其中碱金属的含量以碱金属/Co+Mn计在0.01-0.04之间。

专利CN103506128A研究公开了以复合材料为载体，同时负载主活性组分Zn和Ni的氧化物，以及Cu、Fe、Sr、La、Co、K、Na、Zr、Y或Ba的氧化物用于催化消除N₂O。其中 Ba氧化物或Ba氧化物与其他氧化物质量之和占催化剂总比重的0-25％。

专利CN103506129A研究公开了在多种载体上担载Cu、Zn、Ni的复合氧化物后，再用Ba、Ca、Mg、Y、Cr、Mo、Co、La、Pr或Nd修饰所得N₂O分解催化剂，其中碱土金属Ba、 Ca、Mg氧化物的含量占催化剂总重量的5-20％。

专利CN104475112A研究公开了以ZnAl₂O4为载体，担载CuO和Fe、Co、Ni、Zr、Mg、 Ca或Ba中的一种或两种氧化物所制得的N₂O分解催化剂。其中碱土金属Mg、Ca、Ba氧化物的含量在10-20％之间。