[发明专利]一种钴铈共同改性α-Fe2

说明书

本发明公开了一种钴铈共同改性α‑Fe₂O₃纳米催化剂制备方法，包括以下步骤：1.预处理硅藻土；2.将改性剂和硝酸铁均匀分散于去离子水中，得到混合溶液；3.将扩孔剂、粘结剂、助挤剂以及预处理硅藻土与混合溶液搅拌混合均匀得到浆体混合物，之后将所述浆体混合物超声负载、恒温水浴中静置得到混合胶状物，将其挤压成型，干燥得到催化剂前驱体焙烧；4.将催化剂前驱体焙烧冷却后得到钴铈共同改性纳米α‑Fe₂O₃催化剂。该纳米催化剂不仅具有优良的催化活性和热稳定性，还具有起始温度和最佳活性温度低、使用成本低和环境友好等优点。本发明还提供一种钴铈共同改性α‑Fe₂O₃纳米催化剂在二氧化硫氧化制硫酸中的应用方法。

技术领域

本发明属于催化化学技术领域，具体涉及一种钴铈共同改性α-Fe₂O₃纳米催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

硫酸是一种重要的化工原料，其生产过程中二氧化硫催化氧化是关键环节，而催化剂的选择和合理使用是二氧化硫催化氧化反应中的核心因素。目前工业上用于二氧化硫氧化生产硫酸使用最广泛的催化剂为钒催化剂。钒催化剂多采用硅藻土为载体，将五氧化二钒、碱金属硫酸盐、助剂和造孔剂等负载于硅藻土上，经过混碾、成型、干燥和焙烧等工序制成。钒催化剂的活性极易受载体硅藻土堆密度的影响,堆密度增大会使催化剂的稳定性受到很大影响。此外，在高温条件下钒催化剂熔融盐可迁移到粉尘中，导致催化剂的活性成分损失。因此，寻找一种具有良好催化性能和环境友好性的低成本催化剂显得尤为重要。

赤铁矿(α-Fe₂O₃)来源广泛，成本低、具有一定的催化活性且环境友好，但是传统铁基催化剂在催化氧化SO₂方面存在转化率低、反应活性温度高以及热稳定性差等问题，这极大限制了铁基催化剂的工业应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钴铈共同改性α-Fe₂O₃纳米催化剂及其制备方法，该纳米催化剂不仅具有优良的催化活性和热稳定性，还具有起始温度和最佳活性温度低、使用成本低和环境友好等优点。

本发明的另一个目的是，提供一种钴铈共同改性α-Fe₂O₃纳米催化剂的应用方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种钴铈共同改性α-Fe₂O₃纳米催化剂制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将硅藻土用15～65wt％的浓硫酸超声洗涤2～4h，去离子水洗至中性，干燥后进行焙烧，以2～10℃/min升温至550～700℃后保温1～5h，降温得到预处理硅藻土；

步骤2，将改性剂和硝酸铁均匀分散于去离子水中，得到混合溶液，所述改性剂为硝酸钴、乙酸钴、硝酸铈或乙酸铈中至少一种，其中所述混合溶液中钴离子或铈离子的浓度均为 0～0.51mol/L，铁离子的浓度为0.92～1.54mol/L，钴元素和铈元素摩尔质量之和与铁元素的摩尔质量比为1:(3～6)；

步骤3，将扩孔剂、粘结剂、助挤剂以及步骤1得到的所述预处理硅藻土与按步骤2得到的所述混合溶液搅拌混合均匀得到浆体混合物，所述浆体混合物中：铁元素与硅元素的摩尔比为1:(6～10)，扩孔剂和硅藻土的质量比为(0.025～0.04):1，粘结剂和硅藻土的质量比为 (0.06～0.08):1，助挤剂和硅藻土的质量比为(0.015～0.02):1；

之后将所述浆体混合物超声负载2～4h，再于20～35℃恒温水浴中静置12～24h得到混合胶状物，将其挤压成型粒径4～8mm，并在60～120℃干燥箱中干燥2～5h，得到改性纳米α-Fe₂O₃催化剂前驱体；