[发明专利]一种催化剂、其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种催化剂、其制备方法和应用，该催化剂包括铁基复合金属氧化物。该催化剂具有很高的催化活性和高温稳定性，且制备过程简单方便，成本低，无副产物，能耗低，具有广阔的工业应用前景。

技术领域

本申请涉及一种催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂以及环境保护领域。

背景技术

丙烯酸是有机化工生产中一种用途广泛的重要的产品和原料。由丙烯醛氧化或由丙烯腈水解制得，也可由一氧化碳、乙炔和水在镍催化剂作用下制得。丙烯酸可以用作粘合剂、涂料、树脂等的原料；由本品合成的树脂可分别用于制药、皮革、纺织、造纸、化纤、橡胶、建材、塑料、包装材料、水处理、石油开采等工业方面。

目前工业生产中主要使用的是丙烯氧化法，丙烯反应生成丙烯醛后，然后再被进一步氧化成丙烯酸，经吸收塔吸收后产生的废气称为吸收塔尾气。吸收塔尾气中含有丙烯、丙烷、丙烯酸、丙烯醛、乙酸等VOCs气体，其中丙烯醛沸点为52.5℃，无色透明且有恶臭，属于高毒类，具有强烈的刺激作用和催泪性。2017年10月27日，丙烯醛列为三类致癌物清单中。吸入丙烯醛蒸气，可导致支气管炎、肺气肿、胸部压迫感等。根据我国最新《石油化学工业污染物排放标准(GB 31571-2015)》，排放的废气中丙烯醛含量应不高于3mg/m³。直接将吸收塔尾气排放到大气中会造成严重的环境污染。因此，丙烯醛作为丙烯酸尾气中的特征污染物，其催化净化效率尤为重要。工业上处理废气的方法主要是催化燃烧法，主要采用Pd、Pt、Rh等贵金属催化剂。由于贵金属的储量有限，属于稀有金属，用它作为催化剂成本太高；并且贵金属催化剂在较高温度下使用时会使活性组分烧结，降低催化活性。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种尖晶石结构的催化剂，该催化剂具有很高的催化活性和高温稳定性，且制备过程简单方便，成本低，无副产物，能耗低，具有广阔的工业应用前景。

本申请提供的催化剂，所述催化剂包括铁基复合金属氧化物。

可选地，所述铁基复合金属氧化物为尖晶石结构，如式Ⅰ所示：

AM₂O₄式I

式I中，所述A选自过渡金属Ⅰ中的至少一种；所述过渡金属Ⅰ选自镍、铜、锰中的至少一种；M为Fe。

优选地，所述A为镍。

可选地，所述催化剂还包括过渡金属Ⅱ，所述过渡金属Ⅱ负载在所述铁基复合金属氧化物上；所述过渡金属Ⅱ选自铜、银中的至少一种；所述过渡金属Ⅱ在所述催化剂中的质量含量为0.1～20％。

可选地，所述过渡金属Ⅱ在所述催化剂中的质量含量上限选自20％、18％、16％、14％、12％、10％、8％、6％、4％、2％、1％、0.8％、0.4％，下限选自0.1％、0.4％、0.8％、1％、2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％。

优选地，所述尖晶石结构的铁基复合金属氧化物的化学式为NiFe₂O₄。

本申请还提供了一种制备上述催化剂的方法，所述方法至少包括以下步骤：将含有过渡金属Ⅰ源、铁源、沉淀剂的混合物，反应，之后水热处理，得到所述铁基复合金属氧化物。

可选地，上述步骤包括以下步骤：向含有过渡金属Ⅰ源和铁源的溶液中加入沉淀剂，搅拌1～20h，在水热反应釜中水热处理，洗涤，干燥Ⅰ，研磨，即可得到所述铁基复合金属氧化物。

可选地，所述干燥Ⅰ的条件为：在60～120℃下，干燥8～24h。

可选地，所述反应在室温下进行；所述反应时间为1～20h。