[发明专利]净化含肼废气的催化剂及其制法

说明书

一种净化含肼废气的催化剂及其制备方法属于稀土复合金属氧化物催化剂及其制备领域。

在弹头、卫星姿态控制和轨道修正等方面普遍以小型火箭发动机作动力，这类发动机都以肼为燃料，或者用肼作单元推进剂。但是肼类化合物对动物有剧毒，因而含肼废气的催化已显得非常迫切。

含肼废气的治理一般采用催化净化的方法。净化含肼废气的催化剂共可分两大类。一类由铂、钯、铱等贵金属构成，其特征是使用温度低和活性好但价格昂贵;另一类是由铁、铬、镍的氧化物来的贱金属氧化物催化剂，其特点是价格低廉，但使用温度高、活性差且寿命短。

为了研制一种使用温度低、活性好、寿命长且价格较低的净化含肼废气催化剂，本发明提出了一种用锰系稀土复合金属氧化物的净化含肼废气催化剂及其制备方法。

本发明的特征在于，它是一种锰系稀土催化剂，其活性组分系由二氧化锰与混合轻稀土氧化物组成，二者的重量比为1∶0.5～2，载体为20～40目的r-Al₂O₃，活性组分与载体的重量比为3～20∶100。其中，混合轻稀土氧化物系由市售的混合轻稀土硝酸盐热分析而成，其构成如下：

氧化铈  38～49%

氧化镧  27～36%

氧化钕  6～8%

氧化镨  4～7%

二氧化锰系由市售的硝酸盐热分解而成。在制备时，要根据上述配方与配比把混合轻稀土硝酸盐加水搅拌使其溶解后，再向其中加入50%浓度的硝酸锰搅拌，使其混合均匀，然后再称取20～40目的α-Al₂O₃，在120±5℃下烘干2±0.5小时，一次性地浸入上述溶液中，搅拌均匀后放置4±0.5小时，在水浴上蒸出溶液中的水份后，在120±0.5℃下烘干，再在450±10℃下灼烧2±0.5小时，降至室温后取出即可。

实验证明：本催化剂能够满足净化含肼废气的要求。当含肼浓度在30～3000mg/m³间时，其净化率在98～100%之间，其排气中肼的浓度小于1mg/m³。

实施例：

1＃催化剂：按二氧化锰∶混合轻稀土氧化物＝1∶0.5的配比称取混合轻稀土硝酸盐125克，加水1000ml，搅拌使其溶解，再向其中加入50%浓度的硝酸锰238克，搅拌并使其混合均匀。然后，按活性组分与载体为3.7∶100的比例，称取20～40目r-Al₂O₃4000g，在120℃下烘干2小时，一次性地浸入上述溶液中，搅拌均匀，放置4小时，在水浴上蒸出溶液中的水份后，于120℃下烘干，再在450℃下灼烧2小时，降至室温后，取出即可。

2^＃3^＃催化剂的配方请见下表1。2^＃催化剂其二氧化锰∶混合轻稀土氧化物＝1∶1，活性组分与载体的配比为5∶100，对3^＃而言，前者为1∶2，后者为20∶100。

实验结果还表明：

1、空气中氧浓度高于4%时，肼的净化率已接近100%。

2、当环境温度为13℃空速在10000～40000/小时之间时，肼的净化率也接近100%。

3、在空速10000/小时，环境温度为14℃，肼浓度为4000～5000mg/m³下，连续考核催化剂的性能102.5小时，净化率始终接近100%;又对催化剂在10天内，起动8次，每次使用5小时，其对肼的净化率不变。