[发明专利]一种钴系尖晶石催化剂的快速制备方法

说明书

本发明涉及采用共沉淀法制备催化剂领域，具体是一种钴系尖晶石催化剂的快速制备方法。将硝酸钴与铜盐混合溶解在去离子水中形成溶液A，将碳酸氢铵溶解在去离子水中形成溶液B；然后将两种溶液混合并搅拌，后在30℃下老化6h；老化完成后用去离子水洗涤，干燥后在300℃下煅烧3h，获得钴系尖晶石催化剂。本发明所述催化剂相较于尖晶石的传统制备方法，本制备方法耗时短，大量节省制备时间；与现有尖晶石催化剂比较，本发明所制备的催化剂的比表面积较大，均大于100 m²/g；同时，催化剂的催化性能较高，最优催化剂在230℃时甲苯的转化率可达90%。

技术领域

本发明涉及采用共沉淀法制备催化剂领域，具体是一种钴系尖晶石催化剂的快速制备方法。本发明以硝酸钴为金属源，碳酸氢铵为沉淀剂，通过控制沉淀剂的用量制备高性能的催化剂，可以用于催化氧化挥发性有机化合物，属于净化处理领域。

背景技术

VOCs是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的简称。根据世界卫生组织(WHO)对VOCs的定义为：熔点低于室温且沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。VOCs的种类繁多，目前已经鉴别的VOCs多达300余种。VOCs按其化学式结构可分为：烷烃类、烯烃类、芳烃类、醇类、醛类、酮类、醚类、酯类等二十类物种。而且VOCs的排放来源极其广泛，主要排放源涉及石油化工，石油炼制，交通运输，合成材料和家具制造多个行业。VOCs的大量排放会给环境和人类的健康带来巨大的威胁。

目前治理VOCs的技术主要有两种，一种是物理回收技术，主要包括吸附技术，吸收技术，冷凝技术和膜分离技术。另一种是化学降解技术主要包括光催化技术，等离子技术，热力燃烧技术和催化燃烧技术等。相较于其他技术而言，催化燃烧技术具有操作温度低，无二次污染，处理能力强，适用范围广的优势。

针对催化燃烧技术开发具有高活性的催化剂是目前研究的重点。现有催化剂主要包括贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂。但贵金属储量低，容易失活且价格高昂。因此，廉价、高性能的非贵金属催化剂(如钙钛矿，尖晶石等)的研究与开发备受青睐。目前，VOCs催化燃烧的催化剂普遍存在一些活性较低和制备工艺复杂且耗时长的问题。

发明内容

本发明为了解决现有催化剂活性较低、制备工艺复杂且耗时长的问题，提供了一种钴系尖晶石催化剂的快速制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现，采用一种钴系尖晶石催化剂的快速制备方法，具体步骤包括：

将硝酸钴与铜盐混合溶解在去离子水中形成溶液A，将碳酸氢铵溶解在去离子水中形成溶液B；然后将两种溶液混合并搅拌，在30℃老化6h；老化完成后用去离子水洗涤，干燥后在300℃煅烧3h，获得钴系尖晶石催化剂。

在本发明中，所述铜盐可选择碱式碳酸铜、碱式硫酸铜、铜氨络合以及硝酸铜等。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述溶液A中铜盐与硝酸钴物质的量的比值为1:2。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述溶液B中碳酸氢铵的物质的量为铜盐和硝酸钴总物质的量的2倍。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述溶液A中硝酸钴与铜盐总浓度为0.06mol/L。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述溶液B中碳酸氢铵的浓度为0.12mol/L。

本发明所制备的催化剂与现有催化剂相比，具有非常突出的特点和优点：

1)相较于尖晶石的传统制备方法，本制备方法耗时短，大量节省制备时间；

2)与现有尖晶石催化剂比较，本发明所制备催化剂的比表面积较大，均大于100m²/g；同时，催化剂的催化性能较高，最优催化剂在230℃时甲苯的转化率可达90％。

附图说明