[发明专利]氧化亚氮分解催化剂

说明书

本发明提供一种用于分解氧化亚氮的催化剂，所述催化剂包含钴、锌和铝的氧化物以及碱金属助催化剂。

发明领域

本发明涉及用于分解氧化亚氮(N₂O)的催化剂、用于产生所述催化剂的方法和用于在所述催化剂存在下分解氧化亚氮的方法。

发明背景

氧化亚氮(N₂O)是一种温室气体，其具有每单位重量比二氧化碳大310倍的影响。其在许多工业过程(包括生产化学品如硝酸)中作为副产物而产生。

在许多国家，已经设定了对氧化亚氮排放的限制，并努力着眼于开发从烟道气除去氧化亚氮的方法。许多这些努力着眼于确定适合用于催化分解氧化亚氮的催化剂。

沸石负载的铁催化剂，任选还包含贵金属如Pt或Ru，已经描述在例如US 5171553,WO 2005/110582和Journal of Catalysis 243(2006),340-349中。这些催化剂的主要缺点在于它们的有限的操作窗口。在低于400℃的温度下，基于沸石的催化剂的活性被进料中存在的水所抑制。而且，在高于约600℃的温度下，沸石的水热稳定性被不利地影响。

其它已知的氧化亚氮分解催化剂包括基于碱金属氧化物如Co₃O₄的那些，如US5705136中所描述的。其它金属如镍、锰、锌或镁可引入碱金属氧化物结构中，如CatalysisCommunications 4(2003)505-509中所描述的。添加碱金属助催化剂以进一步提高这些材料的催化活性描述在下面的文献中：Applied Catalysis B:Environmental 78(008)242-249；J.Mater.Sci.46(2011),797-805；WO 2009142520,Catalyst Letters,130(2009),637-641；Catalysis Today,176(2011),365-368；Catalysis Today 120,(2007),145-150；Catalysis Communications,10(2008),132-136和Catalysis Communications 10(2009),1062-1065。碱金属氧化物克服了一些与基于沸石的催化剂相关的操作窗口问题。然而，它们可具有高的体积密度，导致非常高且经济上没有吸引力的每单位反应器体积所需的催化剂质量。

因此，期望提供一种适合用于氧化亚氮分解的催化剂，其可在宽范围的温度下使用，具有良好的稳定性和寿命，其还对于宽范围的应用具有良好的机械性质。

发明内容

因此，本发明提供一种用于分解氧化亚氮的催化剂，所述催化剂包含钴、锌和铝的氧化物，以及碱金属助催化剂。

本发明还提供了一种用于制备所述催化剂的方法，所述方法包括以下步骤：

i)提供包含锌、钴和铝的金属盐的水溶液；

ii)使用水性碱溶液沉淀本体(bulk)金属氧化物；

iii)干燥所沉淀的物质；

iv)从所沉淀的物质形成催化剂颗粒；和

v)煅烧由此形成的催化剂颗粒，

其中在步骤i)至v)中的至少一个期间或之后添加碱金属助催化剂。

本发明还提供了用于分解气体流中的氧化亚氮的方法，所述方法包括以下步骤：

i)提供包含50ppmw至50重量％范围内氧化亚氮的气体流；

ii)将所述气体流与本发明的催化剂在250-750℃范围内的温度下接触。

附图说明

图1至图8是显示本文中所述实施例的结果的图。