【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及污染气体防治，具体涉及一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法和应用。
技术介绍
1、据调查，尽管氧化亚氮(n2o)在大气中的含量很低，但是它所造成的温室效应是二氧化碳的298倍，是继co2和ch4后第三强的温室气体，对环境造成了很大影响。随着工业革命的兴起，人类活动，特别是工业生产和汽车的尾气，排放了大量的n2o，并且排放量与日俱增。因此，n2o的消除引起了越来越多的关注，寻求一种高效低能耗的分解方法已经刻不容缓。目前，消除n2o的标准方法中，直接催化分解法因其成本低、操作简单、效率高、无还原剂、无二次污染等优点，最有应用前景。
2、对于直接催化分解n2o催化剂，研究发现在过渡金属氧化物催化剂中，特别是co3o4，因其具有经济性、水热稳定性好、催化活性高、结构和理化性质易改变等特点，在n2o的催化分解中具有重要意义和研究潜力。在目前提高钴基催化剂催化n2o分解性能的研究中，已经提出了各种改性手段，可以通过改变制备方法或添加不同的助剂引起结构和形貌的变化，最终在很大程度上影响co3o4的催化性能。除了催化活性，对杂质气体(h2o、nox、o2)的耐受性和稳定性是能否用于工业生产的重要性质，因此直接催化n2o分解的研究重点主要是在实际废气环境中合成催化性能高的催化剂。
3、目前钴基催化剂的主要制备方法是共沉淀法，通过这种简单的方法即可获得具有良好活性的催化剂。有研究报道，通过共沉淀制备co3o4催化剂时(ohnishi et al.,catalysis today.200
4、溶胶-凝胶法(sol-gels)是一种简单的催化剂合成方法，也常用于制备n2o分解催化剂。然而，制备过程中络合剂的选择对催化剂的性能有着重要影响。当使用柠檬酸为络合剂，尿素为燃烧剂，制备了sm掺杂的co3o4催化剂时，n2o在该催化剂上的分解性能显着提高(liu et al.,chemical engineering journal.2021,414,128643)。此外，该研究小组使用溶胶-凝胶法将含有单原子pr的co3o4催化剂整合到其基质中(liu et al.,environmentalscience and technology.2022,56,16325-16335)，该方法显示出更高的催化效率，并且随着助剂量的增加，反应转化率发生了火山型变化。
5、本课题组前期授权专利技术专利cn115739090a提供了一种能够在工业中应用于n2o分解的催化剂及其制备方法。该方法是基于溶胶-凝胶法辅以非离子表面活性剂f127(peo106ppo70peo106，mav＝12600)，可以成功获得具有特殊“亚丹地貌”微观结构并且暴露高活性(400)和(511)晶面的co3o4催化剂。在模拟硝酸装置尾气中n2o的催化分解时，该催化剂表现出优于常规沉淀法得到的co3o4的低温活性和稳定性。结果表明，非离子表面活性剂在溶胶-凝胶法合成高活性催化剂方面具有巨大潜力。
6、基于本课题组的前期研究，为了进一步降低催化剂的制备成本，提高催化剂的综合性能，选取工业表面活性剂triton x-100、tergitolnp-40和op-10emulsifier作为络合剂，通过对制备条件的改变控制所得催化剂的形貌和结构。迄今为止，还没有使用溶胶-凝胶法并加入上述工业常用表面活性剂来合成催化剂用于催化分解n2o的报道，更没有该类催化剂模拟真实硝酸厂环境下对nox、o2、h2o杂质耐受性的研究报道。
技术实现思路
1、为了解决目前钴基催化剂催化活性难以继续提升低温催化活性以及对杂质气体抗性不佳的问题，本专利技术提供了一种低温活性好，制备过程简单，稳定性好并且具有良好的抗nox、o2、h2o杂质气体能力的过渡金属氧化物催化剂的制备工艺及其应用。在该催化剂制备工艺的基础上，可以在不同的催化剂配方下制备更多高活性n2o催化剂。
2、本专利技术的技术方案为：一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，包括如下步骤：将适量特定表面活性剂溶解到去离子水中，加入一定量无机酸，搅拌至完全混溶，加入过渡金属硝酸盐，进行反应至凝胶状，烘干得到干凝胶，煅烧，即可得到目标催化剂。
3、上述的一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，所述过渡金属硝酸盐为co(no3)2·6h2o、cu(no3)2·3h2o和ni(no3)2·6h2o中的一种或多种。
4、上述的一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，所述表面活性剂为常见工业廉价表面活性剂triton x-100聚乙二醇辛基苯基醚，分子式为c18h28o5、tergitol np-40壬基酚聚氧乙烯醚，分子式为c33h60o10、op-10emulsifier辛基苯酚聚氧乙烯醚，分子式为c8h17c6h4(och2ch2)noh中的一种或多种。
5、上述的一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，所述无机酸为hno3。
6、上述的一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，所述搅拌的温度为15℃～35℃。
7、上述的一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，所述反应温度为70℃～95℃，反应时间为3h～30h。
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【技术保护点】
1.一种高效催化分解N2O污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将适量特定表面活性剂溶解到去离子水中，加入一定量无机酸，搅拌至完全混溶，加入过渡金属硝酸盐，进行反应至凝胶状，烘干得到干凝胶，煅烧，得到目标催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种高效催化分解N2O污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属硝酸盐为Co(NO3)2·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O和Ni(NO3)2·6H2O中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高效催化分解N2O污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为常见工业廉价表面活性剂Triton X-100聚乙二醇辛基苯基醚，分子式为C18H28O5、Tergitol NP-40壬基酚聚氧乙烯醚，分子式为C33H60O10、OP-10Emulsifier辛基苯酚聚氧乙烯醚，分子式为C8H17C6H4(OCH2CH2)nOH中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高效催化分解N2O污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述无机酸
5.根据权利要求1所述的一种高效催化分解N2O污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌的温度为15℃～35℃。
6.根据权利要求1所述的一种高效催化分解N2O污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述反应温度为70℃～95℃，反应时间为3h～30h。
7.根据权利要求1所述的一种高效催化分解N2O污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为100℃～150℃；烘干时间为12h～24h。
8.根据权利要求1所述的一种高效催化分解N2O污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧为140℃～160℃煅烧0.5h～1.5h，240℃～260℃煅烧0.5h～1.5h，350℃～450℃煅烧1h～4h。
9.根据权利要求1所述的制备方法制备的过渡金属氧化物催化剂在催化分解N2O中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，方法如下：将按照权利要求1所述的制备方法制备的过渡金属氧化物催化剂置于反应器内，通入N2O，进行催化分解。
...【技术特征摘要】
1.一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将适量特定表面活性剂溶解到去离子水中，加入一定量无机酸，搅拌至完全混溶，加入过渡金属硝酸盐，进行反应至凝胶状，烘干得到干凝胶，煅烧，得到目标催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属硝酸盐为co(no3)2·6h2o、cu(no3)2·3h2o和ni(no3)2·6h2o中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为常见工业廉价表面活性剂triton x-100聚乙二醇辛基苯基醚，分子式为c18h28o5、tergitol np-40壬基酚聚氧乙烯醚，分子式为c33h60o10、op-10emulsifier辛基苯酚聚氧乙烯醚，分子式为c8h17c6h4(och2ch2)noh中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高效催化分解n2o污染的过渡金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述无机...
【专利技术属性】
技术研发人员：于海彪，秦珊珊，单炜军，杜媛婷，冯小庚，崔俊硕，王月娇，高婧，娄振宁，熊英，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：
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