[发明专利]催化直接分解氮氧化物的催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种催化直接分解氮氧化物的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

氮氧化物是造成空气污染的主要物质，它能够产生酸雨、光化学烟雾、热岛效应、地面臭氧浓度过高，威胁人类和动物的身体健康，而NO是氮氧化物的主要成分。目前消除NO的方法可分为非催化法和催化法两大类。非催化法主要包括湿式吸收法、固体吸附法、电子束照射法等。这些方法往往存在设备庞大、费用高，有二次污染等问题。催化法是目前研究较多的一种消除NO的方法，其关键技术是开发活性和选择性高、稳定性好、耐中毒能力强的催化剂。按催化机理分为两种催化剂：还原型催化剂和直接分解型催化剂，将NO直接分解为N₂和O₂的方法是最简单、最有效、最经济的方法，具有产物可以直接排入大气、不会造成二次污染等优点，被认为是治理NO的最佳途径。对直接催化分解NO的催化剂研究的比较多，到目前为止还没有发现活性非常稳定的高效催化剂。一些贵金属和金属氧化物虽然活性较高，但是当反应中有氧存在或者NO分解得到氧时，将使催化剂中毒，并且，贵金属价格昂贵、资源缺少，因而，各国科学家都在寻找一种廉价、高效的NO消除催化剂。近年来，报道的Cu-ZSM-5催化剂虽然NO分解活性高，仍然存在氧和SO₂中毒、高活性温度范围窄，分子筛骨架不稳定等缺点。因而，研制高温时结构稳定，抗中毒能力强，制备工艺简单，成本低廉，催化直接分解NO转化为N₂的效率较高的催化剂具有重要实际意义。

发明内容：

本发明的目的是提供一种在有氧和无氧条件下催化直接分解氮氧化物的催化剂及其制备方法和应用。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种催化直接分解氮氧化物的催化剂，其组成包括：La₂NiO₄和BaCO₃，所述的La₂NiO₄和BaCO₃的质量比为2～9∶1。

一种上述的催化剂的制备方法，La₂NiO₄的制备方法为将硝酸镧和硝酸镍按物质的量1∶1称取，加入水中，搅拌溶解，然后加入上述组份总物质量2倍的柠檬酸固体，搅拌20分钟后，在搅拌下蒸发，浓缩，爆炸，把爆炸后得到的产物研碎，置于马氟炉中，500℃焙烧2小时，冷却，压片，再置于马氟炉中，900℃焙烧5小时，即得La₂NiO₄；BaCO₃的制备方法为按物质的量配比为1∶1把Ba(NO₃)₂和(NH₄)₂CO₃分别溶于水中，搅拌使之溶解，将(NH₄)₂CO₃溶液逐滴滴入到搅拌中的Ba(NO₃)₂溶液中得到白色沉淀，洗涤，将沉淀在105℃干燥、研磨，然后在900℃焙烧5小时，得到白色BaCO₃粉末；把La₂NiO₄和BaCO₃的粉末混合，装入玛瑙罐中，在转速为100-180r/min、正向与逆向交换周期为10-20min的条件下，球磨2-8h得到本发明催化直接分解氮氧化物的催化剂。

上述的催化剂的制备方法，所述的BaCO₃由乙酸钡与碳酸铵按物质的量1∶1.5或由硝酸钡与碳酸氢铵按物质的量1∶1.5或由乙酸钡与碳酸氢铵按物质的量1∶1.5反应制得。

一种催化分解氮氧化物的催化剂在有氧或无氧条件下催化直接分解氮氧化合物方面的应用。

上述的催化分解氮氧化物的催化剂在无氧条件下催化直接分解氮氧化合物的应用，所述的La₂NiO₄和BaCO₃混合物催化剂在无氧条件下催化直接分解氮氧化物的温度范围为750-850℃，氮氧化物的体积百分浓度为1-4％，反应空速范围为0.6-2.4gs/cm^-3。