[发明专利]一种用于催化分解N2O的复合氧化物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学化工技术领域，具体涉及一种在大气污染控制技术中使用的一种催化剂及其制备方法，尤其具体涉及一种用于催化分解N₂O成O₂和N₂的复合氧化物催化剂及其制备方法。 

背景技术

N₂O是一种温室气体，由于其在自然界中的稳定性，对大气臭氧层具有很强的破坏作用，其温室气体效应是二氧化碳的300倍以上。研究显示，硝酸、己二酸生产以及机动车尾气中均含有N₂O。原本大气中的N₂O存在自发的平衡过程，即排放和降解速率基本相同。但随着工业化进程的提高和机动车数量的迅猛增加，大气中的N₂O浓度正逐年上升，超出了其自平衡能力。

现有技术公开了金属、氧化物、混合氧化物，负载型催化剂等都曾经作为N₂O分解的催化剂。近年来，随着贵金属价格的不断攀升，发展以非贵金属为活性组分的复合金属氧化物催化剂受到了越来越广泛的关注。此类催化剂具有很大的比表面，活性元素分散性能好，因而得到了广泛的关注和应用。

专利文献CN1973961A公开了一种低温催化N₂O直接分解为N₂和O₂的钴铈复合氧化物催化剂，其特征在于主要活性组分为CO₃O₄，次要活性组分为CeO₂。

专利文献CN1324265A涉及了一种含Cu催化剂分解气体中N₂O。该催化剂包含一种通式为M_xA1₂0₄的化合物，其中M为Cu或Cu与Zn和/或Mg的混合物，且x为0.8至1.5。

专利文献CN101745394A提及一种用于分解N₂O的催化剂，包括活性组份和负载活性组份的载体，其特征在于：活性组份为具有尖晶石结构或类钙钛矿结构的氧化铜与氧化锌的复合氧化物负载在γ-A1₂O₃载体上，分子通式为M-Cu_xZn_1-xA1₂0₄，x=0.05-0.95。

综上所述现有技术中有的虽然活性较好，但焙烧温度偏低，距离工业应用还有很大差距，有的分解温度较高，有的分解效率低，而本发明的载体与活性组分的组合在N₂O分解反应中尚未见报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备简单，适合规模化生产，低温催化活性好的，用于催化分解N₂O成O₂和N₂的复合氧化物催化剂及其制备方法。

本发明提供的用于催化分解N₂O成O₂和N₂的复合氧化物催化剂，为氧化铜与氧化铈组成的复合氧化物，分子通式为Cu_xCe_1-xO_y  ，0＜x＜1 ，优选0.2＜x＜0.8，1＜y＜2 ，铈原子进入氧化铜晶格形成协同作用。

本发明提供的用于催化分解N₂O成O₂和N₂的复合氧化物催化剂，还包括活性组分金属M的氧化物，所述金属M的氧化物为稀土金属、过渡金属、碱金属或碱土金属中的一种、两种，或两种以上的组合的金属氧化物，作为辅助金属氧化物，分子通式为M-Cu_xCe_1-xO_y  ，0＜x＜1 ，优选0.2＜x＜0.8，1＜y＜2。辅助金属氧化物的复合量为氧化铜与氧化铈的复合质量的1-8%。 

本发明中，所述稀土金属为La、Pr、或Zr；过渡金属为Co、Ni、Fe、Mn、Cr或Zn；碱金属为Na、K、Rb或Cs；碱土金属为Mg、Ca、Sr或Ba。

本发明提供的复合氧化物催化剂具有强烈协同作用，铈原子进入氧化铜晶格形成协同作用，并使用稀土金属、过渡金属、碱金属或碱土金属中的一种、两种，或两种以上的组合的氧化物作为辅助催化剂。

本发明的复合氧化物催化剂可以采用有机物络合法制备，具体步骤为：

a) 将相应组分的金属盐和有机络合剂，分别溶解于水中，配制成混合水溶液；