[发明专利]一种用于分解N2O的六铝酸盐催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分解N₂O的催化剂，具体是指一种用于分解N₂O的六铝酸盐催化剂。

本发明还涉及该催化剂的用途。

背景技术

N₂O，俗称笑气，是一种重要的大气污染物，它不仅是一种温室气体，而且对臭氧层具有破坏作用。N₂O在平流层中非常稳定，平均寿命长达150年，它的温室效应分别是CO₂的310倍，CH₄的21倍[Applied Catalysis B，44(2003)117]。另外，N₂O传输到平流层时，可以转化成NO，对臭氧层有很大的破坏作用[Science，251(1991)932]。目前N₂O排放主要来自工业生产过程，包括己二酸生产过程、硝酸生产过程及各种化工燃料的燃烧过程。随着工业生产规模的不断扩大，N₂O在大气中浓度呈逐年上升的趋势，以每年约0.2％-0.3％的速率增加[Applied Energy，41，3(1992)177-200]。目前各国已经意识到了N₂O对地球环境、自然生态系统的危害，美国、德国、日本等发达国家对N₂O的产生和减量化开展了广泛研究，并将其作为一个常规指标来进行监控。欧洲联盟明确提出将N₂O的排放量从1.2×106吨/年降低到2.0×105吨/年，以使N₂O在大气中的浓度稳定在310ppbv的水平[Applied Catalysis B：Environmental 9(1996)25]。在我国此领域的研究起步较晚，在工业方面的应用还未见公开报导。随着人们对N₂O对环境危害认识的不断提高和环保法规要求的日益严格，加强此方面的理论和应用研究具有重要的现实意义。

N₂O直接催化分解是一种消除工业尾气中N₂O比较有效的方法，目前国内外用于N₂O直接分解的催化剂主要有稀土氧化物、复合金属氧化物、阳离子交换沸石、水滑石热分解产物、活性炭及金属氧化物改性的活性炭类物质等。这些催化剂对N₂O的催化分解具有较好的中低温活性，但在高温下的稳定性不好。寻找一种具有高活性和高稳定性的催化剂对于消除N₂O有重要的意义。

六铝酸盐是一种具有较好催化活性和高稳定性的催化剂。近年来，六铝酸盐在许多领域得到了广泛的应用研究，如甲烷催化燃烧、甲烷重整、荧光材料等。六铝酸盐的通式为AAl₁₂O_19-δ，A离子通常由碱金属、碱土金属或稀土金属离子构成，其结构有磁铅石型(MP)和β-Al₂O₃型两种[Applied Catalysis A，138(1996)161-176]。这两种结构均为层状氧化物且是互成成镜相的尖晶石块沿C轴堆积而成，六铝酸盐的这种结构使其具有良好的稳定性。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述已有技术不足而提供一种用于催化分解N₂O的六铝酸盐催化剂，该催化剂具有高活性和高稳定性。

本发明还提供该催化剂的用途。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于分解N₂O的六铝酸盐催化剂，该催化剂结构式为：AM_xAl_12-xO_19-δ，AM_yM’_1-yAl₁₁O_19-δ，A_yA’_1-yMAl₁₁O_19-δ。其中，A，A’为碱金属、碱土金属或稀土金属离子；M，M’为过渡金属离子。式中：

x表示原子数，x＝0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10。

y表示原子数，y＝0，0.2，0.4，0.5，0.6，0.8，1。

δ为不确定的值。

所述碱金属、碱土金属以及稀土金属为：钡、钙、锶、镧、铈的一种或其组合；所述的过渡金属为：钴、铜、锌、铁、镍、锰、锆、铱、钛、铬的一种或其组合。

该催化剂用于催化分解N₂O生成N₂和O₂。