[发明专利]双功能多金属氧化物催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别是涉及一种以金属氧化物为活性组份的催化剂。

背景技术

当今，许多国家在石油化工、化学工业、环境保护、工业废气治理等方面所涉及的化学氧化过程和化学还原过程中，普遍采用了催化技术，但所用催化剂的活性组份主要为铂、钌、铑、钯等贵金属。在催化领域中，寻找价格低廉、资源充足的原料来代替价格昂贵且资源稀少的贵金属(如铂)，成为人们研究的一个重要课题。

自本世纪七十年代以来，人们开始探索应用稀土复合氧化物等作为催化剂的活性组分。稀土复合氧化物具有特殊的电磁性、耐高温性和良好的催化氧化性，这些特性，早以引起人们的广泛注意。例如，La_1-xSr_xCoO₃对丙烷、甲烷和一氧化碳具有很高的氧化活性(T.Nakamura，M.Misono，et al.，Nippon Kagaku，Kaishi 1980，1679)。另有人在七十年代初就提出用稀土复合氧化物取代铂作为汽车排气净化催化剂[R.J.H.Voorhoeve，Science，177，353(1972)]。

虽然，迄今已公开了多种用复合氧化物代替贵金属作为活性组分的催化剂，但其在实际应用的条件下，复合氧化物结构的长期稳定性、完整性的问题一直未得到解决，因此，这类催化材料未能很好地获得应用。故以复合氧化物替代贵金属作催化剂活性组分的研究工作目前还停留在试验阶段，未获理想的结果。

发明内容

本发明的目的是要提供一种以多金属氧化物为活性组份的催化剂，该催化剂具有良好的性能，可使一氧化碳、烷烃、烯烃、芳烃等各种有机物完全氧化，还可使氮的氧化物、硫的氧化物分解。

本发明的另一目的在于提供制备上述催化剂的方法以及由该方法制备的产品。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

本发明提供了一种双功能多金属氧化物催化剂，所谓的双功能是指该催化剂既可用作氧化催化剂，又可用作还原催化剂。该催化剂是在氧化硅和氧化铝以重量比为1∶1.2-2.5的混合成型的载体的外表面和/或内表面上，附着有占该催化剂总重量为3-30％的金属氧化物，优选为5-20％，更优选为8-15％，该金属氧化物中的金属元素选自化学元素周期表第4周期过渡金属元素和镧系过渡金属元素中的至少两种金属元素，元素数目一般为2-5种。其中，所述的金属氧化物不以复合氧化物的形式存在。

具体说来，所选用的金属氧化物可为：氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化铜、氧化钴、氧化镍、氧化锌、氧化钒、氧化钛、氧化镧、氧化铈。

载体可为粒度为60-100μ的微球粉末状，或粒径为3-5mm的圆柱体状、圆环状、球状、片状，或蜂窝状。

本发明的双功能多金属氧化物催化剂是按如下方法制备的，该方法包含下列步骤：

1)将作为载体的氧化硅和氧化铝以重量比为1∶1.2～2.5混合成型，在氧化气氛中于1000～1600℃温度下煅烧2至8小时；

2)取选自化学元素周期表第4周期过渡金属元素和镧系过渡金属元素中的一种金属元素的硝酸盐或醋酸盐制成0.3-2M的溶液，处理上述煅烧后的载体；

3)将经步骤2)处理的载体在700-1200℃并确保还原气氛的条件下煅烧1-4小时；

4)取选自化学元素周期表第4周期过渡金属元素和镧系过渡金属元素中的至少两种金属元素的硝酸盐或醋酸盐制成总金属离子浓度为1-2.5M的混合液，并在该混合液中加入选自草酸、氨基乙酸、2-羟基丙酸、丁二酸、羟基丁二酸、酒石酸、柠檬酸、邻苯二甲酸、邻氨基苯甲酸和水杨醛肟之一的络合剂，络合剂的加入量为金属离子总浓度的1/4～3/4，制成浸渍液；

5)将经步骤3)处理的载体浸渍在步骤4)制备的浸渍液中，再经烘干、活化后得到所述的双功能多金属氧化物催化剂。

其中所说的第4周期过渡金属元素和镧系过渡金属元素选自：铬、锰、铁、铜、钴、镍、锌、钒、钛、镧、铈。

在步骤1)中，载体可成型成为粒度为60-100μ的微球粉末状，或粒径为3-5mm的圆柱体状、圆环状、球状、片状，或蜂窝状。

制备浸渍液时，可选用硝酸锰、硝酸钴、硝酸铈的混合液，其中各种金属离子的摩尔比为1∶1∶0.3～0.5，金属离子总浓度为1～2.5M。