[发明专利]一种铜铈固溶体催化剂失活后的再生方法

说明书

本发明公开了一种CeCuO₂固溶体催化剂失活后的再生方法，该方法通过“酸洗‑‑焙烧”的方法来提高CeCuO₂催化剂的CO氧化活性。首先，硝酸酸洗过程可以去除沉积在催化剂表面的盐类及积碳等杂质，与此同时，表面Cu物种也被洗去。然后，通过在不同温度下(250～550℃)焙烧，使得催化剂中的Cu物种从体相迁移至表面，在催化剂表面形成对催化反应起作用的表面活性Cu物种，从而使得催化剂活性提高而得到再生。本发明再生后的CeCuO₂固溶体催化剂的CO氧化催化活性有明显的提高且不影响其织构性质，方法简单、成本较低且环境友好。

技术领域：

本发明涉及一种铜铈固溶体催化剂的再生方法。

背景技术：

随着经济社会的快速发展和机动车保有量的增加，来源于汽车尾气中的CO 排放量的增大造成温室效应，酸雨，光化学污染等现象越发严重，是当前大气污染形势更加严峻的主要原因之一。目前CO消除的研究备受关注，有关CO消除催化剂的研究中，CO氧化反应因其相对简单且具有代表性，常被用作模型反应来研究完全氧化催化剂的催化行为。铜铈催化剂作为一种廉价的非贵金属催化剂，在众多氧化反应中有着广泛的应用，如其对CO氧化的活性可以和贵金属催化剂相媲美，吸引了众多研究者的目光。其中，铜铈固溶体催化剂具有较高的的催化活性，但是在较高温度、长时间的反应过程中，催化剂容易失活。在反应过程中失活的原因较为复杂，主要是由化学中毒、高温烧结、机械流失等原因造成。铜铈固溶体等催化剂在CO氧化、NO消除等气相催化反应过程中，由于沉积物覆盖、堵塞造成的催化剂比表面积减小以及表面活性组分的流失对催化剂的影响是导致其失活的关键因素。

催化剂的再生不仅可以实现催化剂的循环使用，延长其使用年限，大幅度降低工程生产运行成本，还可节约宝贵的金属资源，减少固废催化剂的处置费用。针对以上沉积物覆盖、表面活性组分流失的可逆失活的催化剂，其再生处理方法在催化剂的实际应用中具有重要价值。根据国内外相关报道，同类催化剂的再生工艺一般采用，高压去离子水冲洗、超声波清洗处理的以及以硫酸为再生液等方法。但是，这些方法容易造成催化剂的坍塌，骨架软化，降低催化剂的机械强度和活性物种大量损失，严重影响催化剂的多次重复使用。在此背景下，针对铜铈固溶体催化剂我们研制出了一种更为简单有效的催化剂再生方法。由于该方法制备原料易得，操作简便快捷，对设备无特殊要求，附加环境污染少，使其在催化领域有着良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的：提供一种通过“酸洗--焙烧”去除沉积物并使固溶体催化剂中的活性物种迁移至表面的催化剂再生方法。

本发明的原理如下：催化剂表面在长时间使用过程中会由于积碳、杂质沉积、高温团聚以及气流冲刷等原因而导致催化活性下降，而其失活的真正原因是催化剂表面被沉积物覆盖以及活性物种的流失造成的活性物种的损失。本发明的催化剂再生方法通过对失活的CeCuO₂固溶体催化剂进行“酸洗--焙烧”的方法进行再生处理。首先，在酸洗过程中去除沉积在催化剂表面的盐类及积碳等杂质，与此同时，表面Cu物种也被硝酸洗去。然后，通过控制流动空气中的不同焙烧温度和时间，使得催化剂中的Cu物种从体相迁移至表面且不影响催化剂的织构性质，在催化剂表面形成对催化反应起作用的活性物种，从而恢复催化剂的活性而得到再生。此外，在体相Cu金属的含量允许的范围内，本再生方法的过程可以反复多次进行。

本发明的技术方案如下：

一种共沉淀法制备的Ce_0.9Cu_0.1O₂固溶体催化剂失活后的再生方法，它包括如下步骤：

步骤1.将失活的Ce_0.9Cu_0.1O₂固溶体催化剂经浓度为50％的硝酸酸洗24h，去除表面沉积物，同时表面Cu物种被洗掉；