[发明专利]一种用于直链烷烃低温催化降解催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于直链烷烃低温催化降解催化剂及其制备方法，该催化剂是以氧化钴为基体，钾前驱体溶液为表面改性剂，表面羟基为催化活性中心，通过表面改性在特定形貌的氧化钴催化剂表面负载大量羟基，所述钾前驱体的负载量是0.01~2%，所述直链烷烃浓度为0.1~5%。与现在技术相比，本发明催化剂利用钾前驱体表面改性剂修饰了氧化钴催化剂的表面形貌，负载了大量羟基。该表面改性氧化钴催化剂对于低浓度直链烷烃催化降解反应具有优异的催化活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种用于直链烷烃低温催化降解催化剂及其制备方法。

背景技术

直链烷烃是碳氢化合物中的一种，主要源于石油化工行业、储运、加油站、涂装印刷行业、汽车尾气排放等，是诱发雾霾、光化学烟雾等大气环境问题的核心因素。直链烷烃对人体的神经系统和皮肤有着极大危害，会致人畸形、癌症、甚至死亡，污染室内外空气、影响动植物生长。催化降解技术因其生产使用成本低、安全系数高、能效比高，受到广泛关注，被国际公认为是未来直链烷烃脱除技术的发展方向。因此，研发一种直链烷烃废气高效催化降解催化剂对于我国的环境与经济和谐发展尤为重要。

目前，在众多直链烷烃废气催化氧化催化剂中，贵金属催化剂因其具有优异的活性而被广泛研究和应用。然而，贵金属催化剂昂贵的成本和易中毒的缺陷，大大增加了企业的生产成本，限制了贵金属催化剂在碳氢化合物废气脱除行业的应用。非贵金属催化剂价格低廉，但是催化活性较低。中国专利申请202010187214.X公开了一种层片状氧化钴催化剂，能够在较低温度处理丙烷等烷烃，但是其使用寿命较短。因此，研发一种催化活性高且使用寿命长的非贵金属催化剂具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于直链烷烃低温催化降解催化剂及其制备方法。

该催化剂是以表面改性氧化钴表面羟基为活性中心低温催化降解直链烷烃，所述表面改性氧化钴通过表面改性剂修饰立方体氧化钴后，抽滤、干燥、煅烧得到，所述氧化钴表面改性催化剂表面含有大量羟基，所述表面改性剂钾嵌入氧化钴晶格内产生晶格畸变，表面空位增加，原子配位数减少，进而解离吸附水得到大量表面羟基，所述钾前驱体的负载量是0.01~2%，所述催化剂可在低温高效脱除直链烷烃。

一种用于直链烷烃低温催化降解催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按配比称取钾前驱体、氨水和钴前驱体分别加入到去离子水中，搅拌一定时间后配得各类溶液；

（2）按顺序依次将浓度为0.01~1mol/L的钾前驱体溶液和浓度为0.1~10mol/L氨水溶液滴加进浓度为0.1~30mol/L钴前驱体溶液中，在室温以一定搅拌速率搅拌一定时间，得到混合物溶液；所述混合溶液pH值为8~14；

（3）将得到的混合物抽滤、洗涤、干燥、煅烧，得到用于直链烷烃低温催化降解的氧化钴表面改性催化剂粉末,即得到产品。

优选的，步骤（1）所述钾前驱体为氯化钾、碳酸钾、硝酸钾、乙酸钾中的一种。

优选的，步骤（1）所述氨水为工业用化学纯氨水；

优选的，步骤（1）所述钴前驱体为硝酸钴、氯化钴、乙酸钴中的一种；

优选的，步骤（2）所述搅拌时间为10~720min，所述搅拌速率为600~1500rpm；

优选的，步骤（3）所述干燥为加热干燥，干燥温度为60~150℃，干燥时间为6~24h；

优选的，步骤（3）所述煅烧为马弗炉在空气氛围下煅烧，煅烧温度为300~900℃；煅烧时间为4~24h。

将上述方法制备得到的氧化钴表面改性催化剂用于催化降解低浓度直链烷烃。

本发明的有益效果为：