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多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法

933   編輯:中冶有色技術網   來源:石家莊鐵道大學  
2023-11-30 13:59:30
權利要求書: 1.一種多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法,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,當出現初始沉淀后,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前驅體;

(3)化學腐蝕:

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

10-12h,原位形成多孔CeO2負載的LaCoO3復合催化材料;

(4)煅燒處理:

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

2.根據權利要求1所述的一種多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法,其特征在于,上述鈣鈦礦還可為LaMnO3、LaNiO3、LaFeO3。

3.根據權利要求1所述的一種多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法,其特征在于,所述步驟(3)中,利用NaOH溶液對ZnO進行化學腐蝕前,對NaOH溶液進行如下過程的處理: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的細小霧化顆粒,對上述霧化處理后的細小霧化顆粒進行加熱,溫度范圍在

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

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

5.根據權利要求1所述的一種多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法,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行,所述水浴加熱腐蝕裝置包括安裝底座(1)、設于所述安裝底座(1)上的水浴加熱箱(2)、沖洗元件(3)、為各個電氣元件供電的電源;

所述安裝底座(1)上端設有一側設有電動伸縮桿(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)底端設有多個掛鉤(110);

所述水浴加熱箱(2)底端設有內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)內壁滑動連接有過篩框(22),所述過篩框(22)上端設有與所述掛鉤(110)一一對應的多個掛環(huán)(220),過篩框(22)底端中心處設有過篩板(221),且所述過篩板(221)側壁設有彈性過篩網(2210),過篩板(221)上端設有鉤環(huán)(2211),水浴加熱箱(2)內壁以及過篩框(22)外壁均噴涂有防腐氟碳漆;

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

6.根據權利要求5所述的一種多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法,其特征在于,所述彈性過篩網(2210)底端設有多個加強桿(2212)。

7.根據權利要求5所述的一種多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法,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)轉動連接,空心沖洗葉片(30)是由多個沿同一方向彎曲的沖洗子葉片(301)構成。

說明書: 一種多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法技術領域[0001] 本發(fā)明屬于有害氣體催化技術領域,具體是涉及一種多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法。背景技術[0002] 二氧化鈰(CeO2)由于具有優(yōu)良的氧存儲與釋放能力已經被廣泛應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、有機物污染物等各個領域中。大量的研究表明將CeO2基復合納米材料用于多相催化反應時,結構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。[0003] 為了增強催化活性,節(jié)約成本,提高利用率和催化效率,通常將CeO2制備成為多孔結構。由于相互貫通的孔結構,有利于反應介質的流通,多孔CeO2催化效率顯著提高。作為載體,能夠有效抑制負載相的高溫燒結,形成的復合材料可有效增強其催化活性。[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注,其用作氧還原反應催化劑具有非??捎^活性和穩(wěn)定性。目前相關工作主要集中在使用鈣鈦礦制備技術影響元素組成,形態(tài),表面積和結構控制等方面。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中活性的提升。[0005] 為了充分發(fā)揮多孔CeO2材料和鈣鈦礦結構的優(yōu)勢,目前多種復合材料已被制備出來,主要有:水熱法制備的CeO2負載La0.8Ce0.2MnO3的甲苯燃燒催化劑、浸漬法制備La0.75K0.25Mn0.95Cu0.05O3/CeO2復合煙氣凈化催化劑、煅燒法制備CeO2+檸檬酸絡合浸漬法兩步制備的LaMnO3/CeO2復合煙氣凈化催化劑、沉淀、溶膠凝膠和浸漬法制備的負載型稀土雙鈣鈦礦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化學循環(huán)蒸汽甲烷重整催化劑、膠溶膠法制備的風瓦斯燃燒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:過程復雜耗時、經過多次合成、清洗和反應過程,鈣鈦礦容易流失,導致活性相與理論值差別較大不利于大規(guī)模應用、活性相二次沉積或浸漬,部分催化劑無法高溫熱處理,使鈣鈦礦和CeO2之間的結合力較弱、上述催化劑多數是堆積結構的鈣鈦礦。發(fā)明內容[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,提出來利用化學腐蝕法一步制備多孔CeO2負載鈣鈦礦的復合催化材料。[0008] 本發(fā)明的技術方案是:一種多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法,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,當出現初始沉淀后,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前驅體;[0013] (3)化學腐蝕:[0014] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaCoO3/ZnO前驅體放入12MNaOH溶液中水浴腐蝕10-12h,原位形成多孔CeO2負載的LaCoO3復合催化材料;[0015] (4)煅燒處理:[0016] 熱處理上述復合催化材料至400-800℃,并保溫2-10h,以改變復合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。[0017] 進一步地,上述鈣鈦礦還可為LaMnO3、LaNiO3、LaFeO3。[0018] 進一步地,所述步驟(3)中,利用NaOH溶液對ZnO進行化學腐蝕前,對NaOH溶液進行如下過程的處理: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的細小霧化顆粒,對上述霧化處理后的細小霧化顆粒進行加熱,溫度范圍在35-40℃,最后,將上述加熱后的惰性氣體與細小霧化顆粒進行來回碰撞混合均勻,并與CeO2/LaCoO3/ZnO前驅體混合即可,通過將NaOH溶液霧化成小液滴同時與加熱后的氣體進行碰撞混合,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,當混合有惰性氣體的NaOH溶液對CeO2/LaCoO3/ZnO前驅體腐蝕時,ZnO作為犧牲氧化物,與NaOH溶液發(fā)生反應從而造成負載催化材料的多孔結構,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] 進一步地,所述步驟(4)中,對制備好的CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料進行煅燒處理時,可在O2、N2、H2和空氣四種不同氣氛下分別進行,通過上述方式可改變復合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài),有利于降低反應能壘,進而提高其催化活性。[0020] 進一步地,所述步驟(3)的水浴腐蝕過程是在水浴加熱腐蝕裝置中進行,所述水浴加熱腐蝕裝置包括安裝底座、設于所述安裝底座上的水浴加熱箱、沖洗元件、為各個電氣元件供電的電源;[0021] 所述安裝底座上端設有一側設有電動伸縮桿,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有多個掛鉤;[0022] 所述水浴加熱箱底端設有內部安裝有恒溫加熱器的加熱腔和出液口,水浴加熱箱內壁滑動連接有過篩框,所述過篩框上端設有與所述掛鉤一一對應的多個掛環(huán),過篩框底端中心處設有過篩板,且所述過篩板側壁設有彈性過篩網,過篩板上端設有鉤環(huán),水浴加熱箱內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于水平安裝臂底端且側壁均勻設有多個沖洗嘴的空心沖洗葉片、與所述空心沖洗葉片內部通過連接連接的空壓機,需要對CeO2/LaCoO3/ZnO前驅體進行化學腐蝕時,向水浴加熱箱內添加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前驅體添加至過篩框內進行水浴腐蝕反應,在反應的過程中,由于水浴加熱箱內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的各部件產生腐蝕破壞,保證了裝置的使用壽命,水浴腐蝕反應后,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,將掛鉤掛接在對應的掛環(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,通過向上反復拉動過篩板對內部的復合催化材料中的液體進行抖落,最后將過篩框取出,倒出復合催化材料即可,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部,啟動空壓機并將外部的空氣抽至空心沖洗葉片內,并經各個沖洗嘴噴出對水浴加熱箱進行清掃。[0024] 進一步地,所述彈性過篩網底端設有多個加強桿,通過設置加強桿可避免彈性過篩網因重力的作用向下拉扯,長此以往,容易造成彈性過篩網損壞,降低其使用壽命。[0025] 進一步地,所述水平安裝臂與所述空心沖洗葉片之間設有連接通氣管,且空心沖洗葉片上端與所述連接通氣管轉動連接,空心沖洗葉片是由多個沿同一方向彎曲的沖洗子葉片構成,通過空壓機將外部空氣抽至連接通氣管內,然后進入各個沖洗子葉片內,此時,在氣流的沖擊作用下,空心沖洗葉片會發(fā)生轉動,則從各個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,避免出現沖洗死角,影響水浴加熱箱的清洗效果。[0026] 更進一步地,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負載的LaCoO3復合催化材料置于馬弗爐中,以6℃/min的速率升溫處理,當溫度達到150-200℃時,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),有利于降低反應能壘,進而提高其催化活性,通過梯度煅燒,可避免直接升高溫度,使復合催化劑急劇受熱,導致開裂。

[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合氧化物前驅體,無需二次負載或沉積,避免了前驅體繁雜的多步合成過程,簡單易操作,便于大規(guī)模生產應用。[0029] (2)本發(fā)明的鈣鈦礦在煅燒過程中實現活性相的原位負載,利用CeO2和鈣鈦礦不溶于NaOH溶液和弱酸乙酸的特點,以ZnO為犧牲氧化物制備多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料,腐蝕過程產生的多孔結構具有大比較面積,形成粗糙表面,有利于氧的吸附,促進催化性能的提升。[0030] (3)鈣鈦礦具有很好高溫結構穩(wěn)定性,煅燒增強了二者之間的界面結合,牢固的錨定式不會致使其顆粒長大,增大了材料的結構熱穩(wěn)定性和有效利用率,大幅提升了復合材料催化性能。、[0031] (4)本發(fā)明通過控制煅燒溫度和升溫速率,同時還可在O2、N2、H2和空氣四種不同氣氛下分別進行,通過上述方式可改變復合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài),有利于降低反應能壘,進而提高其催化活性。[0032] (5)本發(fā)明在化學腐蝕時,通過向NaOH溶液中添加惰性氣體,當混合有惰性氣體的NaOH溶液對CeO2/LaCoO3/ZnO前驅體腐蝕時,ZnO作為犧牲氧化物,與NaOH溶液發(fā)生反應從而造成負載催化材料的多孔結構,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)明通過設置專用的水浴加熱腐蝕裝置,其內部各個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)內的各部件產生腐蝕破壞,保證了裝置的使用壽命。附圖說明[0034] 圖1是本發(fā)明的實施例1的多孔CeO2負載LaCoO3復合催化材料的XRD照片;[0035] 圖2是本發(fā)明的實施例1的多孔CeO2負載LaCoO3復合催化材料的SEM照片;[0036] 圖3是本發(fā)明的實施例1的600℃處理2h處理后得到的CeO2/LaCoO3復合材料的掃描電子顯微鏡SEM照片;[0037] 圖4是本發(fā)明的實施例1的以ZnO為前驅體制備的多孔CeO2/LaCoO3復合材料和多孔CeO2催化氧化CO的轉化率隨溫度變化圖;[0038] 圖5是本發(fā)明的實施例8中的水浴加熱腐蝕裝置的結構示意圖;[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中的彈性過篩網向上拉起時過篩框的結構示意圖;[0041] 圖8是本發(fā)明的圖5中的彈性過篩網未向上拉起時過篩框的結構示意圖。[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、2211-鉤環(huán)、2212-加強桿、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、32-連接通氣管。具體實施方式[0043] 實施例1[0044] 本實施例制備的催化材料是CeO2負載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,當出現初始沉淀后,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前驅體;[0049] (3)化學腐蝕:[0050] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaCoO3/ZnO前驅體放入12MNaOH溶液中水浴腐蝕10-12h,原位形成多孔CeO2負載的LaCoO3復合催化材料;[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合催化材料至600℃,并保溫2h,以改變復合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

[0053] 實施例2[0054] 本實施例與實施例1基本相同,不同之處在于:[0055] 本實施例制備的催化材料是CeO2負載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,當出現初始沉淀后,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前驅體;[0060] (3)化學腐蝕:[0061] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaCoO3/Al2O3前驅體放入2M乙酸溶液中水浴腐蝕4h,原位形成多孔CeO2負載的LaCoO3復合催化材料;[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合催化材料至600℃,并保溫2h,以改變復合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

[0064] 實施例3[0065] 本實施例與實施例1基本相同,不同之處在于:[0066] 本實施例制備的催化材料是CeO2負載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,當出現初始沉淀后,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前驅體;[0071] (3)化學腐蝕:[0072] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaMnO3/Al2O3前驅體放入2M的乙酸溶液中腐蝕中腐蝕4h,原位形成多孔CeO2負載的LaMnO3復合催化材料;[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合催化材料至600℃,并保溫2h,以改變復合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

[0075] 實施例4[0076] 本實施例與實施例1基本相同,不同之處在于:[0077] 本實施例制備的催化材料是CeO2負載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,當出現初始沉淀后,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前驅體;[0082] (3)化學腐蝕:[0083] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaNiO3/ZnO前驅體放入12MNaOH溶液中腐蝕12h,原位形成多孔CeO2負載的LaNiO3復合催化材料;

[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合催化材料至600℃,并保溫2h,以改變復合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

[0086] 實施例5[0087] 本實施例與實施例1基本相同,不同之處在于:[0088] 本實施例制備的催化材料是CeO2負載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,當出現初始沉淀后,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前驅體;[0093] (3)化學腐蝕:[0094] 在40℃的溫度條件下,將上述CeO2/LaFeO3/ZnO前驅體放入12MNaOH溶液中腐蝕12h,原位形成多孔CeO2負載的LaFeO3復合催化材料;

[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合催化材料至600℃,并保溫2h,以改變復合材料表面活性物種的狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)。

[0097] 實施例6[0098] 本實施例與實施例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進行化學腐蝕前,對NaOH溶液進行如下過程的處理: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的細小霧化顆粒,對上述霧化處理后的細小霧化顆粒進行加熱,溫度范圍在40℃,最后,將上述加熱后的惰性氣體與細小霧化顆粒進行來回碰撞混合均勻,并與CeO2/LaCoO3/ZnO前驅體混合即可,通過將NaOH溶液霧化成小液滴同時與加熱后的氣體進行碰撞混合,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,當混合有惰性氣體的NaOH溶液對CeO2/LaCoO3/ZnO前驅體腐蝕時,ZnO作為犧牲氧化物,與NaOH溶液發(fā)生反應從而造成負載催化材料的多孔結構,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] 實施例7[0101] 本實施例與實施例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負載的LaCoO3復合催化材料置于馬弗爐中,以6℃/min的速率升溫處理,當溫度達到200℃時,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),有利于降低反應能壘,進而提高其催化活性,通過梯度煅燒,可避免直接升高溫度,使復合催化劑急劇受熱,導致開裂。[0103] 實施例8[0104] 本實施例與實施例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行,水浴加熱腐蝕裝置包括安裝底座1、設于安裝底座1上的水浴加熱箱2、沖洗元件3、為各個電氣元件供電的電源;[0106] 安裝底座1上端設有一側設有電動伸縮桿10,電動伸縮桿10底端安裝有水平安裝臂11,水平安裝臂11底端設有4個掛鉤110;[0107] 水浴加熱箱2底端設有內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內壁滑動連接有過篩框22,如圖6、7、8所示,過篩框22上端設有與掛鉤110一一對應的4個掛環(huán)220,過篩框22底端中心處設有過篩板221,且過篩板221側壁設有彈性過篩網2210,過篩板221上端設有鉤環(huán)2211,水浴加熱箱2內壁以及過篩框22外壁均噴涂有防腐氟碳漆,彈性過篩網2210底端設有多個加強桿2212,通過設置加強桿2212可避免彈性過篩網2210因重力的作用向下拉扯,長此以往,容易造成彈性過篩網2210損壞,降低其使用壽命;

[0108] 沖洗元件3包括設于水平安裝臂11底端且側壁均勻設有20個沖洗嘴300的空心沖洗葉片30、與空心沖洗葉片30內部通過連接連接的空壓機31,水平安裝臂11與空心沖洗葉片30之間設有連接通氣管32,且空心沖洗葉片30上端與連接通氣管32轉動連接,空心沖洗葉片30是由6個沿同一方向彎曲的沖洗子葉片300構成,通過空壓機31將外部空氣抽至連接通氣管32內,然后進入各個沖洗子葉片300內,此時,在氣流的沖擊作用下,空心沖洗葉片30會發(fā)生轉動,則從各個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前驅體進行化學腐蝕時,向水浴加熱箱2內添加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前驅體添加至過篩框22內進行水浴腐蝕反應,在反應的過程中,由于水浴加熱箱2內壁以及過篩框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內的各部件產生腐蝕破壞,保證了裝置的使用壽命,水浴腐蝕反應后,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,將掛鉤110掛接在對應的掛環(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,通過向上反復拉動過篩板221對內部的復合催化材料中的液體進行抖落,最后將過篩框22取出,倒出復合催化材料即可,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內部,啟動空壓機31并將外部的空氣抽至空心沖洗葉片30內,并經各個沖洗嘴300噴出對水浴加熱箱2進行清掃。



聲明:
“多孔CeO2負載鈣鈦礦復合催化材料的化學腐蝕制備方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業(yè)用途,請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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