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      多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法

      934   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:石家莊鐵道大學(xué)  
      2023-11-30 13:59:30
      權(quán)利要求書: 1.一種多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法,其特征在于,包括以下步驟:(1)配置溶液:

      分別配置摩爾比為2:0.1:0.1:2:4.8:2的Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3、Zn(NO)2、K2(CO)3和NaOH水溶液備用;

      (2)制備前驅(qū)體:

      將上述Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3以及Zn(NO)2溶液混合均勻,并進(jìn)行磁力攪拌,直至混合均勻,然后向上述混合液中緩慢加入配置好的K2(CO)3溶液,當(dāng)出現(xiàn)初始沉淀后,加入配置好的NaOH水溶液,沉淀完全后,將沉淀物過濾、清洗至中性,并在60℃的溫度下干燥,然后,分別在400℃的條件下保溫3h,在600℃的條件下保溫9h后形成CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體;

      (3)化學(xué)腐蝕:

      在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體放入12MNaOH溶液中水浴腐蝕

      10-12h,原位形成多孔CeO2負(fù)載的LaCoO3復(fù)合催化材料;

      (4)煅燒處理:

      熱處理上述復(fù)合催化材料至400-800℃,并保溫2-10h,以改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法,其特征在于,上述鈣鈦礦還可為LaMnO3、LaNiO3、LaFeO3。

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法,其特征在于,所述步驟(3)中,利用NaOH溶液對ZnO進(jìn)行化學(xué)腐蝕前,對NaOH溶液進(jìn)行如下過程的處理:首先,利用加熱裝置對惰性氣體加熱至35-40℃,然后,將NaOH溶液通過霧化發(fā)生器振蕩成3-8μm的細(xì)小霧化顆粒,對上述霧化處理后的細(xì)小霧化顆粒進(jìn)行加熱,溫度范圍在

      35-40℃,最后,將上述加熱后的惰性氣體與細(xì)小霧化顆粒進(jìn)行來回碰撞混合均勻,并與CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體混合即可。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法,其特征在于,所述步驟(4)中,對制備好的CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料進(jìn)行煅燒處理時(shí),可在O2、N2、H2和空氣四種不同氣氛下分別進(jìn)行。

      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法,其特征在于,所述步驟(3)的水浴腐蝕過程是在水浴加熱腐蝕裝置中進(jìn)行,所述水浴加熱腐蝕裝置包括安裝底座(1)、設(shè)于所述安裝底座(1)上的水浴加熱箱(2)、沖洗元件(3)、為各個(gè)電氣元件供電的電源;

      所述安裝底座(1)上端設(shè)有一側(cè)設(shè)有電動伸縮桿(10),所述電動伸縮桿(10)底端安裝有水平安裝臂(11),所述水平安裝臂(11)底端設(shè)有多個(gè)掛鉤(110);

      所述水浴加熱箱(2)底端設(shè)有內(nèi)部安裝有恒溫加熱器(200)的加熱腔(20)和出液口(21),水浴加熱箱(2)內(nèi)壁滑動連接有過篩框(22),所述過篩框(22)上端設(shè)有與所述掛鉤(110)一一對應(yīng)的多個(gè)掛環(huán)(220),過篩框(22)底端中心處設(shè)有過篩板(221),且所述過篩板(221)側(cè)壁設(shè)有彈性過篩網(wǎng)(2210),過篩板(221)上端設(shè)有鉤環(huán)(2211),水浴加熱箱(2)內(nèi)壁以及過篩框(22)外壁均噴涂有防腐氟碳漆;

      所述沖洗元件(3)包括設(shè)于水平安裝臂(11)底端且側(cè)壁均勻設(shè)有多個(gè)沖洗嘴(300)的空心沖洗葉片(30)、與所述空心沖洗葉片(30)內(nèi)部通過連接連接的空壓機(jī)(31)。

      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法,其特征在于,所述彈性過篩網(wǎng)(2210)底端設(shè)有多個(gè)加強(qiáng)桿(2212)。

      7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法,其特征在于,所述水平安裝臂(11)與所述空心沖洗葉片(30)之間設(shè)有連接通氣管(32),且空心沖洗葉片(30)上端與所述連接通氣管(32)轉(zhuǎn)動連接,空心沖洗葉片(30)是由多個(gè)沿同一方向彎曲的沖洗子葉片(301)構(gòu)成。

      說明書: 一種多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于有害氣體催化技術(shù)領(lǐng)域,具體是涉及一種多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法。背景技術(shù)[0002] 二氧化鈰(CeO2)由于具有優(yōu)良的氧存儲與釋放能力已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到汽車尾氣處理的三相催化劑、煤煙氣燃燒催化劑、固體氧化物燃料電池、有機(jī)物污染物等各個(gè)領(lǐng)域中。大量的研究表明將CeO2基復(fù)合納米材料用于多相催化反應(yīng)時(shí),結(jié)構(gòu)和組成對其催化性能有著重要影響。因此,CeO2的合成制備方法一直以來是CeO2催化劑的研究的重點(diǎn)。[0003] 為了增強(qiáng)催化活性,節(jié)約成本,提高利用率和催化效率,通常將CeO2制備成為多孔結(jié)構(gòu)。由于相互貫通的孔結(jié)構(gòu),有利于反應(yīng)介質(zhì)的流通,多孔CeO2催化效率顯著提高。作為載體,能夠有效抑制負(fù)載相的高溫?zé)Y(jié),形成的復(fù)合材料可有效增強(qiáng)其催化活性。[0004] 鈣鈦礦型催化材料作為貴金屬的低成本替代物受到廣泛關(guān)注,其用作氧還原反應(yīng)催化劑具有非??捎^活性和穩(wěn)定性。目前相關(guān)工作主要集中在使用鈣鈦礦制備技術(shù)影響元素組成,形態(tài),表面積和結(jié)構(gòu)控制等方面。對于普遍存在的鈣鈦礦(ABO3)材料而言,制備過程煅燒溫度較高導(dǎo)致合成材料比表面積通常較小,限制了其在非均相催化反應(yīng)中活性的提升。[0005] 為了充分發(fā)揮多孔CeO2材料和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,目前多種復(fù)合材料已被制備出來,主要有:水熱法制備的CeO2負(fù)載La0.8Ce0.2MnO3的甲苯燃燒催化劑、浸漬法制備La0.75K0.25Mn0.95Cu0.05O3/CeO2復(fù)合煙氣凈化催化劑、煅燒法制備CeO2+檸檬酸絡(luò)合浸漬法兩步制備的LaMnO3/CeO2復(fù)合煙氣凈化催化劑、沉淀、溶膠凝膠和浸漬法制備的負(fù)載型稀土雙鈣鈦礦La2CoMnO6/CeO2甲醇催化燃燒催化劑、微波輔助共沉淀方法合成的CeO2負(fù)載的LaNiO3甲烷部分氧化催化劑、煅燒法、檸檬酸凝膠溶膠法和浸漬法制備的CeO2-LaCuO3和CeO2-LaMnO3類芬頓催化劑、連續(xù)浸漬法制備的Ba1-xSrxCoO3-δ/CeO2化學(xué)循環(huán)蒸汽甲烷重整催化劑、膠溶膠法制備的風(fēng)瓦斯燃燒CeO2/La2CoFeO6催化劑、表面離子吸附法制備的CeO2-LaFeO3多孔有機(jī)物降解催化劑。[0006] 但上述制備的過程是通過多步合成的,存在以下缺點(diǎn):過程復(fù)雜耗時(shí)、經(jīng)過多次合成、清洗和反應(yīng)過程,鈣鈦礦容易流失,導(dǎo)致活性相與理論值差別較大不利于大規(guī)模應(yīng)用、活性相二次沉積或浸漬,部分催化劑無法高溫?zé)崽幚?,使鈣鈦礦和CeO2之間的結(jié)合力較弱、上述催化劑多數(shù)是堆積結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦。發(fā)明內(nèi)容[0007] 針對上述存在的問題,本發(fā)明為提高此類催化劑的催化活性,使用更簡單的制備方法,提出來利用化學(xué)腐蝕法一步制備多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦的復(fù)合催化材料。[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法,包括以下步驟:[0009] (1)配置溶液:[0010] 分別配置摩爾比為2:0.1:0.1:2:4.8:2的Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3、Zn(NO)2、K2(CO)3和NaOH水溶液備用;[0011] (2)制備前驅(qū)體:[0012] 將上述Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3以及Zn(NO)2溶液混合均勻,并進(jìn)行磁力攪拌,直至混合均勻,然后向上述混合液中緩慢加入配置好的K2(CO)3溶液,當(dāng)出現(xiàn)初始沉淀后,加入配置好的NaOH水溶液,沉淀完全后,將沉淀物過濾、清洗至中性,并在60℃的溫度下干燥,然后,分別在400℃的條件下保溫3h,在600℃的條件下保溫9h后形成CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體;[0013] (3)化學(xué)腐蝕:[0014] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體放入12MNaOH溶液中水浴腐蝕10-12h,原位形成多孔CeO2負(fù)載的LaCoO3復(fù)合催化材料;[0015] (4)煅燒處理:[0016] 熱處理上述復(fù)合催化材料至400-800℃,并保溫2-10h,以改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。[0017] 進(jìn)一步地,上述鈣鈦礦還可為LaMnO3、LaNiO3、LaFeO3。[0018] 進(jìn)一步地,所述步驟(3)中,利用NaOH溶液對ZnO進(jìn)行化學(xué)腐蝕前,對NaOH溶液進(jìn)行如下過程的處理:首先,利用加熱裝置對惰性氣體加熱至35-40℃,然后,將NaOH溶液通過霧化發(fā)生器振蕩成3-8μm的細(xì)小霧化顆粒,對上述霧化處理后的細(xì)小霧化顆粒進(jìn)行加熱,溫度范圍在35-40℃,最后,將上述加熱后的惰性氣體與細(xì)小霧化顆粒進(jìn)行來回碰撞混合均勻,并與CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體混合即可,通過將NaOH溶液霧化成小液滴同時(shí)與加熱后的氣體進(jìn)行碰撞混合,增加了兩者混合的均勻度,使氣體能夠均勻分散至NaOH溶液中,當(dāng)混合有惰性氣體的NaOH溶液對CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體腐蝕時(shí),ZnO作為犧牲氧化物,與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)從而造成負(fù)載催化材料的多孔結(jié)構(gòu),但由于氣體的存在和破碎,會使CeO2載體表面的粗糙度增加,從而增加了CeO2與鈣鈦礦之間的結(jié)合力,減少鈣鈦礦的流失,提高了催化劑催化氧化污染物的活性。[0019] 進(jìn)一步地,所述步驟(4)中,對制備好的CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料進(jìn)行煅燒處理時(shí),可在O2、N2、H2和空氣四種不同氣氛下分別進(jìn)行,通過上述方式可改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài),有利于降低反應(yīng)能壘,進(jìn)而提高其催化活性。[0020] 進(jìn)一步地,所述步驟(3)的水浴腐蝕過程是在水浴加熱腐蝕裝置中進(jìn)行,所述水浴加熱腐蝕裝置包括安裝底座、設(shè)于所述安裝底座上的水浴加熱箱、沖洗元件、為各個(gè)電氣元件供電的電源;[0021] 所述安裝底座上端設(shè)有一側(cè)設(shè)有電動伸縮桿,所述電動伸縮桿底端安裝有水平安裝臂,所述水平安裝臂底端設(shè)有多個(gè)掛鉤;[0022] 所述水浴加熱箱底端設(shè)有內(nèi)部安裝有恒溫加熱器的加熱腔和出液口,水浴加熱箱內(nèi)壁滑動連接有過篩框,所述過篩框上端設(shè)有與所述掛鉤一一對應(yīng)的多個(gè)掛環(huán),過篩框底端中心處設(shè)有過篩板,且所述過篩板側(cè)壁設(shè)有彈性過篩網(wǎng),過篩板上端設(shè)有鉤環(huán),水浴加熱箱內(nèi)壁以及過篩框外壁均噴涂有防腐氟碳漆;[0023] 所述沖洗元件包括設(shè)于水平安裝臂底端且側(cè)壁均勻設(shè)有多個(gè)沖洗嘴的空心沖洗葉片、與所述空心沖洗葉片內(nèi)部通過連接連接的空壓機(jī),需要對CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體進(jìn)行化學(xué)腐蝕時(shí),向水浴加熱箱內(nèi)添加NaOH溶液,啟動恒溫加熱器,通過恒溫加熱器將NaOH溶液加熱至40℃,然后,將制備好的CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體添加至過篩框內(nèi)進(jìn)行水浴腐蝕反應(yīng),在反應(yīng)的過程中,由于水浴加熱箱內(nèi)壁以及過篩框外壁均噴涂有防腐氟碳漆,因此,NaOH溶液不會對水浴加熱箱內(nèi)的各部件產(chǎn)生腐蝕破壞,保證了裝置的使用壽命,水浴腐蝕反應(yīng)后,啟動電動伸縮桿,通過電動伸縮桿的壓縮,帶動水平安裝臂向下移動,同時(shí),將掛鉤掛接在對應(yīng)的掛環(huán)上,再通過電動伸縮桿的延伸,帶動過篩框向上滑出水浴加熱箱,此時(shí),通過向上反復(fù)拉動過篩板對內(nèi)部的復(fù)合催化材料中的液體進(jìn)行抖落,最后將過篩框取出,倒出復(fù)合催化材料即可,接著,通過電動伸縮桿的延伸將空心沖洗葉片置于水浴加熱箱內(nèi)部,啟動空壓機(jī)并將外部的空氣抽至空心沖洗葉片內(nèi),并經(jīng)各個(gè)沖洗嘴噴出對水浴加熱箱進(jìn)行清掃。[0024] 進(jìn)一步地,所述彈性過篩網(wǎng)底端設(shè)有多個(gè)加強(qiáng)桿,通過設(shè)置加強(qiáng)桿可避免彈性過篩網(wǎng)因重力的作用向下拉扯,長此以往,容易造成彈性過篩網(wǎng)損壞,降低其使用壽命。[0025] 進(jìn)一步地,所述水平安裝臂與所述空心沖洗葉片之間設(shè)有連接通氣管,且空心沖洗葉片上端與所述連接通氣管轉(zhuǎn)動連接,空心沖洗葉片是由多個(gè)沿同一方向彎曲的沖洗子葉片構(gòu)成,通過空壓機(jī)將外部空氣抽至連接通氣管內(nèi),然后進(jìn)入各個(gè)沖洗子葉片內(nèi),此時(shí),在氣流的沖擊作用下,空心沖洗葉片會發(fā)生轉(zhuǎn)動,則從各個(gè)沿同一方向彎曲的沖洗子葉片中噴出的氣體為螺旋狀,增加清掃的徹底性,避免出現(xiàn)沖洗死角,影響水浴加熱箱的清洗效果。[0026] 更進(jìn)一步地,所述步驟(4)中,采用的煅燒方式為梯度煅燒,具體過程為:將步驟(3)制備得到的多孔CeO2負(fù)載的LaCoO3復(fù)合催化材料置于馬弗爐中,以6℃/min的速率升溫處理,當(dāng)溫度達(dá)到150-200℃時(shí),保溫1-1.5h,再以10℃/min的速率升溫至450-600℃,保溫2-3h,最后,以15℃/min的速率升溫至780-800℃即可得到催化材料,通過煅燒改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài),有利于降低反應(yīng)能壘,進(jìn)而提高其催化活性,通過梯度煅燒,可避免直接升高溫度,使復(fù)合催化劑急劇受熱,導(dǎo)致開裂。

      [0027] 本發(fā)明的有益效果是:[0028] (1)本發(fā)明是通過一步沉積沉淀法制備復(fù)合氧化物前驅(qū)體,無需二次負(fù)載或沉積,避免了前驅(qū)體繁雜的多步合成過程,簡單易操作,便于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。[0029] (2)本發(fā)明的鈣鈦礦在煅燒過程中實(shí)現(xiàn)活性相的原位負(fù)載,利用CeO2和鈣鈦礦不溶于NaOH溶液和弱酸乙酸的特點(diǎn),以ZnO為犧牲氧化物制備多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料,腐蝕過程產(chǎn)生的多孔結(jié)構(gòu)具有大比較面積,形成粗糙表面,有利于氧的吸附,促進(jìn)催化性能的提升。[0030] (3)鈣鈦礦具有很好高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,煅燒增強(qiáng)了二者之間的界面結(jié)合,牢固的錨定式不會致使其顆粒長大,增大了材料的結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性和有效利用率,大幅提升了復(fù)合材料催化性能。、[0031] (4)本發(fā)明通過控制煅燒溫度和升溫速率,同時(shí)還可在O2、N2、H2和空氣四種不同氣氛下分別進(jìn)行,通過上述方式可改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài),有利于降低反應(yīng)能壘,進(jìn)而提高其催化活性。[0032] (5)本發(fā)明在化學(xué)腐蝕時(shí),通過向NaOH溶液中添加惰性氣體,當(dāng)混合有惰性氣體的NaOH溶液對CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體腐蝕時(shí),ZnO作為犧牲氧化物,與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)從而造成負(fù)載催化材料的多孔結(jié)構(gòu),但由于氣體的存在和破碎,會使CeO2載體表面的粗糙度增加,從而增加了CeO2與鈣鈦礦之間的結(jié)合力,減少鈣鈦礦的流失,提高了催化劑催化氧化污染物的活性[0033] (6)本發(fā)明通過設(shè)置專用的水浴加熱腐蝕裝置,其內(nèi)部各個(gè)元件外壁均噴涂防腐氟碳漆,因此,NaOH溶液不會對水浴加熱箱(2)內(nèi)的各部件產(chǎn)生腐蝕破壞,保證了裝置的使用壽命。附圖說明[0034] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的多孔CeO2負(fù)載LaCoO3復(fù)合催化材料的XRD照片;[0035] 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的多孔CeO2負(fù)載LaCoO3復(fù)合催化材料的SEM照片;[0036] 圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1的600℃處理2h處理后得到的CeO2/LaCoO3復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡SEM照片;[0037] 圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1的以ZnO為前驅(qū)體制備的多孔CeO2/LaCoO3復(fù)合材料和多孔CeO2催化氧化CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化圖;[0038] 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例8中的水浴加熱腐蝕裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;[0039] 圖6是本發(fā)明的圖5中的過篩框的俯視圖[0040] 圖7是本發(fā)明的圖5中的彈性過篩網(wǎng)向上拉起時(shí)過篩框的結(jié)構(gòu)示意圖;[0041] 圖8是本發(fā)明的圖5中的彈性過篩網(wǎng)未向上拉起時(shí)過篩框的結(jié)構(gòu)示意圖。[0042] 其中,1-安裝底座、10-電動伸縮桿、11-水平安裝臂、110-掛鉤、2-水浴加熱箱、20-加熱腔、200-恒溫加熱器、21-出液口、22-過篩框、220-掛環(huán)、221-過篩板、2210-彈性過篩網(wǎng)、2211-鉤環(huán)、2212-加強(qiáng)桿、3-沖洗元件、30-空心沖洗葉片、300-沖洗嘴、301-沖洗子葉片、31-空壓機(jī)、32-連接通氣管。具體實(shí)施方式[0043] 實(shí)施例1[0044] 本實(shí)施例制備的催化材料是CeO2負(fù)載LaCoO3,并以ZnO作為為犧牲氧化物的制備過程,具體制備過程如下:[0045] (1)配置溶液:[0046] 分別配置摩爾比為2:0.1:0.1:2:4.8:2的Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3、Zn(NO)2、K2(CO)3和NaOH水溶液備用;[0047] (2)制備前驅(qū)體:[0048] 將上述Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3以及Zn(NO)2溶液混合均勻,并進(jìn)行磁力攪拌,直至混合均勻,然后向上述混合液中緩慢加入配置好的K2(CO)3溶液,當(dāng)出現(xiàn)初始沉淀后,加入配置好的NaOH水溶液,沉淀完全后,將沉淀物過濾、清洗至中性,并在60℃的溫度下干燥,然后,分別在400℃的條件下保溫3h,在600℃的條件下保溫9h后形成CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體;[0049] (3)化學(xué)腐蝕:[0050] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體放入12MNaOH溶液中水浴腐蝕10-12h,原位形成多孔CeO2負(fù)載的LaCoO3復(fù)合催化材料;[0051] (4)煅燒處理:[0052] 分別在O2、N2、H2和空氣四種不同氣氛下熱處理上述復(fù)合催化材料至600℃,并保溫2h,以改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

      [0053] 實(shí)施例2[0054] 本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同,不同之處在于:[0055] 本實(shí)施例制備的催化材料是CeO2負(fù)載LaCoO3,并以Al2O3作為為犧牲氧化物的制備過程,具體制備過程如下:[0056] (1)配置溶液:[0057] 分別配置摩爾比為2:0.1:0.1:2:4.8:2的Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3、Al(NO)3、K2(CO)3和NaOH水溶液備用;[0058] (2)制備前驅(qū)體:[0059] 將上述Ce(NO)3、La(NO)3、Co(NO)3以及Al(NO)3溶液混合均勻,并進(jìn)行磁力攪拌,直至混合均勻,然后向上述混合液中緩慢加入配置好的K2(CO)3溶液,當(dāng)出現(xiàn)初始沉淀后,加入配置好的NaOH水溶液,沉淀完全后,將沉淀物過濾、清洗至中性,并在60℃的溫度下干燥,然后,分別在400℃的條件下保溫3h,在600℃的條件下保溫9h后形成CeO2/LaCoO3/Al2O3前驅(qū)體;[0060] (3)化學(xué)腐蝕:[0061] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaCoO3/Al2O3前驅(qū)體放入2M乙酸溶液中水浴腐蝕4h,原位形成多孔CeO2負(fù)載的LaCoO3復(fù)合催化材料;[0062] (4)煅燒處理:[0063] 分別在O2、N2、H2和空氣四種不同氣氛下熱處理上述復(fù)合催化材料至600℃,并保溫2h,以改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

      [0064] 實(shí)施例3[0065] 本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同,不同之處在于:[0066] 本實(shí)施例制備的催化材料是CeO2負(fù)載LaMnO3,并以Al2O3作為為犧牲氧化物的制備過程,具體制備過程如下:[0067] (1)配置溶液:[0068] 分別配置摩爾比為2:0.1:0.1:2:4.8:2的Ce(NO)3、La(NO)3、Mn(NO)2、Al(NO)3、K2(CO)3和NaOH水溶液備用;[0069] (2)制備前驅(qū)體:[0070] 將上述Ce(NO)3、La(NO)3、Mn(NO)2以及Al(NO)3溶液混合均勻,并進(jìn)行磁力攪拌,直至混合均勻,然后向上述混合液中緩慢加入配置好的K2(CO)3溶液,當(dāng)出現(xiàn)初始沉淀后,加入配置好的NaOH水溶液,沉淀完全后,將沉淀物過濾、清洗至中性,并在60℃的溫度下干燥,然后,分別在400℃的條件下保溫3h,在600℃的條件下保溫9h后形成CeO2/LaMnO3/Al2O3前驅(qū)體;[0071] (3)化學(xué)腐蝕:[0072] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaMnO3/Al2O3前驅(qū)體放入2M的乙酸溶液中腐蝕中腐蝕4h,原位形成多孔CeO2負(fù)載的LaMnO3復(fù)合催化材料;[0073] (4)煅燒處理:[0074] 分別在O2、N2、H2和空氣四種不同氣氛下熱處理上述復(fù)合催化材料至600℃,并保溫2h,以改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

      [0075] 實(shí)施例4[0076] 本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同,不同之處在于:[0077] 本實(shí)施例制備的催化材料是CeO2負(fù)載LaNiO3,并以ZnO作為為犧牲氧化物的制備過程,具體制備過程如下:[0078] (1)配置溶液:[0079] 分別配置摩爾比為2:0.1:0.1:2:4.8:2的Ce(NO)3、Ni(NO)2、La(NO)3、Zn(NO)3、K2(CO)3和NaOH水溶液備用;[0080] (2)制備前驅(qū)體:[0081] 將上述Ce(NO)3、Ni(NO)2、La(NO)3以及Zn(NO)3溶液混合均勻,并進(jìn)行磁力攪拌,直至混合均勻,然后向上述混合液中緩慢加入配置好的K2(CO)3溶液,當(dāng)出現(xiàn)初始沉淀后,加入配置好的NaOH水溶液,沉淀完全后,將沉淀物過濾、清洗至中性,并在60℃的溫度下干燥,然后,分別在400℃的條件下保溫3h,在600℃的條件下保溫9h后形成CeO2/LaNiO3/ZnO前驅(qū)體;[0082] (3)化學(xué)腐蝕:[0083] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaNiO3/ZnO前驅(qū)體放入12MNaOH溶液中腐蝕12h,原位形成多孔CeO2負(fù)載的LaNiO3復(fù)合催化材料;

      [0084] (4)煅燒處理:[0085] 分別在O2、N2、H2和空氣四種不同氣氛下熱處理上述復(fù)合催化材料至600℃,并保溫2h,以改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

      [0086] 實(shí)施例5[0087] 本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同,不同之處在于:[0088] 本實(shí)施例制備的催化材料是CeO2負(fù)載LaFeO3,并以ZnO作為為犧牲氧化物的制備過程,具體制備過程如下:[0089] (1)配置溶液:[0090] 分別配置摩爾比為2:0.1:0.1:2:4.8:2的Ce(NO)3、Fe(NO)3、La(NO)3、Zn(NO)3、K2(CO)3和NaOH水溶液備用;[0091] (2)制備前驅(qū)體:[0092] 將上述Ce(NO)3、Fe(NO)3、La(NO)3以及Zn(NO)3溶液混合均勻,并進(jìn)行磁力攪拌,直至混合均勻,然后向上述混合液中緩慢加入配置好的K2(CO)3溶液,當(dāng)出現(xiàn)初始沉淀后,加入配置好的NaOH水溶液,沉淀完全后,將沉淀物過濾、清洗至中性,并在60℃的溫度下干燥,然后,分別在400℃的條件下保溫3h,在600℃的條件下保溫9h后形成CeO2/LaFeO3/ZnO前驅(qū)體;[0093] (3)化學(xué)腐蝕:[0094] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaFeO3/ZnO前驅(qū)體放入12MNaOH溶液中腐蝕12h,原位形成多孔CeO2負(fù)載的LaFeO3復(fù)合催化材料;

      [0095] (4)煅燒處理:[0096] 分別在O2、N2、H2和空氣四種不同氣氛下熱處理上述復(fù)合催化材料至600℃,并保溫2h,以改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

      [0097] 實(shí)施例6[0098] 本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同,不同之處在于:[0099] 所述步驟(3)中,利用NaOH溶液對ZnO進(jìn)行化學(xué)腐蝕前,對NaOH溶液進(jìn)行如下過程的處理:首先,利用加熱裝置對惰性氣體加熱至40℃,然后,將NaOH溶液通過霧化發(fā)生器振蕩成8μm的細(xì)小霧化顆粒,對上述霧化處理后的細(xì)小霧化顆粒進(jìn)行加熱,溫度范圍在40℃,最后,將上述加熱后的惰性氣體與細(xì)小霧化顆粒進(jìn)行來回碰撞混合均勻,并與CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體混合即可,通過將NaOH溶液霧化成小液滴同時(shí)與加熱后的氣體進(jìn)行碰撞混合,增加了兩者混合的均勻度,使氣體能夠均勻分散至NaOH溶液中,當(dāng)混合有惰性氣體的NaOH溶液對CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體腐蝕時(shí),ZnO作為犧牲氧化物,與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)從而造成負(fù)載催化材料的多孔結(jié)構(gòu),但由于氣體的存在和破碎,會使CeO2載體表面的粗糙度增加,從而增加了CeO2與鈣鈦礦之間的結(jié)合力,減少鈣鈦礦的流失,提高了催化劑催化氧化污染物的活性。[0100] 實(shí)施例7[0101] 本實(shí)施例與實(shí)施例6基本相同,不同之處在于:[0102] 所述步驟(4)中,采用的煅燒方式為梯度煅燒,具體過程為:將步驟(3)制備得到的多孔CeO2負(fù)載的LaCoO3復(fù)合催化材料置于馬弗爐中,以6℃/min的速率升溫處理,當(dāng)溫度達(dá)到200℃時(shí),保溫1.5h,再以10℃/min的速率升溫至600℃,保溫3h,最后,以15℃/min的速率升溫至800℃即可得到催化材料,通過煅燒改變復(fù)合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài),有利于降低反應(yīng)能壘,進(jìn)而提高其催化活性,通過梯度煅燒,可避免直接升高溫度,使復(fù)合催化劑急劇受熱,導(dǎo)致開裂。[0103] 實(shí)施例8[0104] 本實(shí)施例與實(shí)施例7基本相同,不同之處在于:[0105] 如圖5所示,所述步驟(3)的水浴腐蝕過程是在水浴加熱腐蝕裝置中進(jìn)行,水浴加熱腐蝕裝置包括安裝底座1、設(shè)于安裝底座1上的水浴加熱箱2、沖洗元件3、為各個(gè)電氣元件供電的電源;[0106] 安裝底座1上端設(shè)有一側(cè)設(shè)有電動伸縮桿10,電動伸縮桿10底端安裝有水平安裝臂11,水平安裝臂11底端設(shè)有4個(gè)掛鉤110;[0107] 水浴加熱箱2底端設(shè)有內(nèi)部安裝有恒溫加熱器200的加熱腔20和出液口21,水浴加熱箱2內(nèi)壁滑動連接有過篩框22,如圖6、7、8所示,過篩框22上端設(shè)有與掛鉤110一一對應(yīng)的4個(gè)掛環(huán)220,過篩框22底端中心處設(shè)有過篩板221,且過篩板221側(cè)壁設(shè)有彈性過篩網(wǎng)2210,過篩板221上端設(shè)有鉤環(huán)2211,水浴加熱箱2內(nèi)壁以及過篩框22外壁均噴涂有防腐氟碳漆,彈性過篩網(wǎng)2210底端設(shè)有多個(gè)加強(qiáng)桿2212,通過設(shè)置加強(qiáng)桿2212可避免彈性過篩網(wǎng)2210因重力的作用向下拉扯,長此以往,容易造成彈性過篩網(wǎng)2210損壞,降低其使用壽命;

      [0108] 沖洗元件3包括設(shè)于水平安裝臂11底端且側(cè)壁均勻設(shè)有20個(gè)沖洗嘴300的空心沖洗葉片30、與空心沖洗葉片30內(nèi)部通過連接連接的空壓機(jī)31,水平安裝臂11與空心沖洗葉片30之間設(shè)有連接通氣管32,且空心沖洗葉片30上端與連接通氣管32轉(zhuǎn)動連接,空心沖洗葉片30是由6個(gè)沿同一方向彎曲的沖洗子葉片300構(gòu)成,通過空壓機(jī)31將外部空氣抽至連接通氣管32內(nèi),然后進(jìn)入各個(gè)沖洗子葉片300內(nèi),此時(shí),在氣流的沖擊作用下,空心沖洗葉片30會發(fā)生轉(zhuǎn)動,則從各個(gè)沿同一方向彎曲的沖洗子葉片300中噴出的氣體為螺旋狀,增加清掃的徹底性,避免出現(xiàn)沖洗死角,影響水浴加熱箱2的清洗效果;[0109] 上述水浴加熱腐蝕裝置的工作過程如下:[0110] 需要對CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體進(jìn)行化學(xué)腐蝕時(shí),向水浴加熱箱2內(nèi)添加NaOH溶液,啟動恒溫加熱器200,通過恒溫加熱器200將NaOH溶液加熱至40℃,然后,將制備好的CeO2/LaCoO3/ZnO前驅(qū)體添加至過篩框22內(nèi)進(jìn)行水浴腐蝕反應(yīng),在反應(yīng)的過程中,由于水浴加熱箱2內(nèi)壁以及過篩框22外壁均噴涂有防腐氟碳漆,因此,NaOH溶液不會對水浴加熱箱2內(nèi)的各部件產(chǎn)生腐蝕破壞,保證了裝置的使用壽命,水浴腐蝕反應(yīng)后,啟動電動伸縮桿10,通過電動伸縮桿10的壓縮,帶動水平安裝臂11向下移動,同時(shí),將掛鉤110掛接在對應(yīng)的掛環(huán)220上,再通過電動伸縮桿10的延伸,帶動過篩框22向上滑出水浴加熱箱2,此時(shí),通過向上反復(fù)拉動過篩板221對內(nèi)部的復(fù)合催化材料中的液體進(jìn)行抖落,最后將過篩框22取出,倒出復(fù)合催化材料即可,接著,通過電動伸縮桿10的延伸將空心沖洗葉片30置于水浴加熱箱2內(nèi)部,啟動空壓機(jī)31并將外部的空氣抽至空心沖洗葉片30內(nèi),并經(jīng)各個(gè)沖洗嘴300噴出對水浴加熱箱2進(jìn)行清掃。



      聲明:
      “多孔CeO2負(fù)載鈣鈦礦復(fù)合催化材料的化學(xué)腐蝕制備方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
      我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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