[发明专利]一种用于CO催化氧化的钙钛矿型镧锰铜催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂领域，特别涉及一种用于CO催化氧化的钙钛矿型镧锰 铜催化剂及其制备方法。

背景技术

大气污染是当前突出的环境问题，一氧化碳CO是影响范围广的大气污染 物之一。CO气体无色无味，易燃易爆，通过呼吸系统进入人体血液后会与血红 蛋白结合，进而阻止血红蛋白与氧气的结合，导致机体组织缺氧，严重者可能 窒息。因此，CO气体净化在人类生活和工业生产中有众多的应用，例如呼吸保 护装置、烟草降害等。CO最有效的净化方式是采用催化氧化的方法，使其转化 为环境无害的CO₂。

CO氧化催化剂主要分为两大类：非贵金属催化剂和贵金属催化剂。非贵金 属催化剂主要有Co₃O₄基催化剂、CuO-MnO、复合氧化催化剂(Hopcalite催 化剂)等，其中Co₃O₄催化剂表现出很高的CO氧化活性，但其对气氛中的H₂O 含量非常敏感，即使是微量的水也可造成其快速失活；MnOx和Mn-Cu-O催化 剂，Cu的引入能够明显增加CO的氧化活性，而且氧化猛的高度分散是促使催 化剂具有高活性的原因之一，但随着氧化锰颗粒的增大，其催化活性也会随之 降低，这说明负载量的大小对催化活性有较大的影响。对于贵金属催化剂，主 要有Au催化剂和Pd、Pt催化剂，虽然它们有较高的活性，但是贵金属催化剂 价格昂贵、储量稀缺、易硫中毒、高温热稳定性差、易烧结，造成CO催化氧 化效率下降。近年来，钙钛矿型催化剂(ABO₃)由于其良好的氧渗透性和高热 稳定性，成为被研究的催化材料之一。钙钛矿型催化剂的化学式一般表示为 ABO₃形式，其中A代表离子半径比较大的稀土金属离子、碱金属离子和碱土金 属离子，B代表离子半径比较小的过渡金属离子，并且A位离子位于由12个氧 原子构成的十四面体的中心，另外B位离子位于由6个O^2-构成的BO₆八面体的 中心，其中BO₆八面体是以共顶点形式排列的。钙钛矿型催化剂具有以下几个 优点：(1)结构明确、易于合成、价格低廉；(2)晶型结构可以在高温下保 持稳定，将不同价态及不同种类的金属离子固定在其晶格上，并可以通过调节 组成来改变金属离子的微环境；(3)存在着可在晶格中迁移的氧离子，对CO 氧化有较高活性。但是，钙钛矿型催化剂的低温催化氧化CO的活性较差，如 何提高催化效率成为钙钛矿型催化剂的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种用于CO催化氧 化的钙钛矿型镧锰铜催化剂，具有较高的低温催化氧化CO活性和操作稳定性。

本发明的另一目的在于提供一种上述钙钛矿型镧锰铜催化剂的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于CO催化氧化的钙钛矿型镧锰铜催化剂，催化剂的分子式为 LaMn_1-xCu_xO_3+δ，其中0≤x≤0.4，x为分子式中铜和镧的摩尔比；0≤δ≤0.15， δ表示氧过量。

上述用于CO催化氧化的钙钛矿型镧锰铜催化剂的制备方法，包括下述步 骤：

(1)将含氧的镧源、锰源和铜源按催化剂分子式的原子比混合，加入有机 酸，混合均匀；

(2)将混合物放入研钵内进行研磨反应，得到前驱物；

(3)将前驱物干燥，煅烧，研磨，得到催化剂。

所述含氧的镧源、锰源和铜源为金属元素镧、锰、铜的含氧酸盐或氧化物； 其中金属元素镧、锰、铜的含氧酸盐包括金属元素镧、锰、铜的碳酸盐或醋酸 盐。

所述有机酸为草酸和/或柠檬酸。

有机酸为二元酸时，镧源的镧原子与有机酸的摩尔比为1:(2～4)；有机酸 为三元酸时，镧源的镧原子与有机酸的摩尔比为1:(1～2)。

步骤(2)中，研磨反应的制备过程属于固相前驱体法。

步骤(2)中，研磨时间为0.5～2.5h。

步骤(2)中，前驱物是镧锰铜的复合草酸盐或复合柠檬酸盐中的一种或多 种。

步骤(3)中，干燥温度为60～120℃，干燥时间为0.5～1.5h；煅烧温度为 700～950℃，煅烧时间为3～8h；研磨时间为10～30min。