[发明专利]一种复合金属氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合金属氧化物催化剂及其制备方法和应用。本发明催化剂为钴的氧化物和钇的氧化物形成的复合金属氧化物，各组分的质量百分比为：Co₃O₄为87.7~98.6%，Y₂O₃为1.4~12.3%。制备方法为：将钴盐与沉淀剂混合均匀，并充分研磨；将钇的氧化物溶解在酸中形成溶液，并用该溶液浸渍上述混合物，然后经干燥、焙烧步骤制得催化剂。该催化剂制备工艺简单，原料来源广泛，价格低廉，对人体和环境无害；且能在较宽温度范围内催化分解N₂O，具有良好的耐氧、耐水和耐CO₂等性能；易于实现工业化生产，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种复合金属氧化物催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

近年来随着对N₂O认识的不断深入，其环境危害性已形成共识。N₂O具有强烈的温室效应，其全球升温潜能值分别是CH₄的21倍，CO₂的310倍，可在空气中长期稳定，且极易破坏臭氧层，进而对人体皮肤、眼睛、免疫系统等造成损害。随着硝酸、己二酸、尼龙 66 等化学合成工业品的飞速发展，化石燃料的大量燃烧使用，造成了大气中N₂O 浓度持续上升。因此，N₂O的消除迫在眉睫。消除N₂O的方法有热分解、选择性催化还原和催化分解。其中，催化分解法因其路线简单、成本低且不产生二次污染等优点备受关注。（Zhiming Liu, FangHe, Lingling Ma, et, al. Recent Advances in Catalytic Decomposition of N₂O onNoble Metal and Metal Oxide Catalysts. Catalysis Surveys from Asia, 2016, 20(3):121-132.）

目前，用于N₂O催化分解的催化剂主要有三类：贵金属催化剂、金属氧化物催化剂和分子筛催化剂。其中，贵金属催化剂因使用温度范围窄、成本高、易中毒等缺点限制了其应用。分子筛催化剂水热稳定性差，在高温水蒸气存在条件下易发生不可逆失活。而金属氧化物催化剂不仅具有较高的催化N₂O分解活性，而且成本低廉。

具有尖晶石结构的Co₃O₄被公认为是催化N₂O分解的高活性催化剂，但其存在热稳定性差，对原料气中O₂、H₂O、CO₂等杂质气体敏感的问题。