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CN106215938A - 一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂及其制备和应用 - Google Patents

一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂及其制备和应用。称取3.0g 二氧化钛TiO2浸渍于5mL含有1.1g硝酸钴水合物（Co(NO3)2·6H2O）的水溶液中，搅拌均匀后，超声浸渍30min，20‑80℃烘干，200‑300℃焙烧3‑6h，得到所需产物。利用载体二氧化钛（TiO2）与四氧化三钴（Co3O4）的协同作用，提高Co3O4的丙烷催化燃烧活性和稳定性。微量钾的引入，可以进一步提高催化剂的活性。该方法经济廉价，方法简单，具有很好的应用前景。

Description

一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂及其制备和应用
技术领域
本发明涉及纳米催化剂技术领域，尤其是涉及二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂及其制备和应用。
背景技术
随着人们生活质量的提高，环境污染问题受到了越来越多的关注。碳氢化合物（HC）能够与氮氧化物（NOx）发生光化学反应，导致光化学烟雾污染，对人类健康和生态环境造成严重的影响。因此，HC的治理问题亟待解决。
HC的光催化分解是一种绿色、节能、环保的首选方法，但是其效率很低。HC常温吸附，因吸附材料易饱和，再生过程中可能引起二次污染等，限制了该方法的使用。HC催化燃烧产物为二氧化碳和水，是一种理想的解决HC污染的方法。
目前，HC催化燃烧的催化剂以担载型贵金属最为普遍，但这类催化剂价格昂贵，较难工业化应用。四氧化三钴（Co3O4）的HC催化燃烧活性仅次于贵金属催化剂，并且成本相对低廉，具有很好的应用前景。然而，Co3O4抗烧结性能较差，重复利用性差。选择合适的载体和制备方法，不仅能够提高Co3O4的抗烧结性能，而且可以维持Co3O4的高活性，促进其工业化应用。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明采用二氧化钛（TiO2）作为载体，以提高四氧化三钴（Co3O4）催化性能；并以丙烷为模拟污染物，对催化剂进行了HC催化燃烧性能研究。通过载体TiO2与Co3O4的协同作用，提高Co3O4的活性和稳定性。
一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂的制备方法，其特征在于，称取3.0g 二氧化钛TiO2浸渍于5mL含有1.1g硝酸钴水合物（Co(NO3)2·6H2O）的水溶液中，搅拌均匀后，超声浸渍30min，20-80℃烘干，200-300℃焙烧3-6h，得到所需产物。
微量钾的引入，可以进一步提高催化剂的活性，具体为：称取3.0g TiO2浸渍于5mL含有1.1g Co(NO3)2·6H2O的水溶液中，搅拌均匀后，超声浸渍30min，20-80℃烘干，0.1mol/L的KOH水溶液洗涤，20-80℃干燥，200-300℃焙烧3-6h，得到所需产物。
一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂，其特征在于，根据上述所述方法制备得到。
一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂在HC催化燃烧的应用。
具体实施方式
实施例1：
称取3.0g TiO2浸渍于5mL含有1.1g硝酸钴（Co(NO3)2·6H2O）的水溶液中，搅拌均匀后，超声浸渍30min，50℃烘干，300℃焙烧3h，记为Co3O4/TiO2-imp。
实施例2：
称取3.0g TiO2浸渍于5mL含有1.1g Co(NO3)2·6H2O的水溶液中，搅拌均匀后，超声浸渍30min，50℃烘干，0.1mol/L的KOH水溶液洗涤，50℃干燥，300℃焙烧3h，记为Co3O4/TiO2-imp-KOH。
对比例1：
称取2.12g的Na2CO3溶解于20mL去离子水中，配制1mol/L Na2CO3溶液；称取5.82g的Co(NO3)2·6H2O溶于20mL去离子水中，配制1mol/L钴溶液；将钴溶液逐滴滴入碱溶液中，50oC水浴中反应1h，去离子水洗涤至中性，100oC干燥，300oC焙烧3h，得Co3O4。
应用例1：
催化剂催化性能评价是在内径8mm，长250mm的石英管反应器中进行。原料气空速为20000mLg-1 cat h-1，丙烷浓度20ppm，平衡气为空气。丙烷完全转化后，在反应气氛下将温度降至室温，再进行程序升温反应，即重复利用实验。催化性能测试结果见表1。
表1 催化剂的140℃下的丙烷催化燃烧比活性
表1说明，通过载体TiO2与Co3O4的协同作用，可以提高Co3O4的活性和稳定性。
尽管说明书中已对二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂及其制备和应用进行了详尽、具体的描述，但显然本领域研究人员在阅读了前面说明书的描述后，仍会推断出其它显而易见的变化和内容。因此，本发明不限于文中具体的实施方案，凡与本发明精神和范围不相违背的内容也应包含在本申请内。

Claims (4)

1.一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂的制备方法，其特征在于，称取3.0g 二氧化钛TiO2浸渍于5mL含有1.1g硝酸钴水合物（Co(NO3)2·6H2O）的水溶液中，搅拌均匀后，超声浸渍30min，20-80℃烘干，200-300℃焙烧3-6h，得到所需产物。
2.根据权利要求1所述一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂的制备方法，其特征在于，微量钾的引入，可以进一步提高催化剂的活性，具体为：称取3.0g TiO2浸渍于5mL含有1.1g Co(NO3)2·6H2O的水溶液中，搅拌均匀后，超声浸渍30min，20-80℃烘干，0.1mol/L的KOH水溶液洗涤，20-80℃干燥，200-300℃焙烧3-6h，得到所需产物。
3.一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂，其特征在于，根据权利要求1或2所述方法制备得到。
4.根据权利要求3所述一种二氧化钛促进的四氧化三钴催化剂在HC催化燃烧的应用。
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