[发明专利]一种Co/羟基磷灰石催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种Co/羟基磷灰石催化剂，其特征在于：催化剂以钴为活性组分，以羟基磷灰石为载体；催化剂Ca/P摩尔比为1.35~1.67，活性组分钴占催化剂整体质量的百分含量为0.5~2.6%。

2.一种权利要求1所述的Co/羟基磷灰石催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）制备羟基磷灰石载体：

以 (NH₄)₂HPO₄为磷源，Ca(NO₃)₂·4H₂O为钙源，按Ca/P摩尔比1.35~1.67溶解混匀后，加氨水调节体系pH为8~10，再经过滤并于80~140 ℃干燥6~20 h，然后空气气氛中600 ℃~800℃焙烧2~4 h制得羟基磷灰石载体；

（2）制备催化剂：

将钴盐溶解于PBS分散剂溶液配制钴盐浓度为0.001~0.006 g/mL的溶液，超声处理后加入载体粉末，室温下搅拌12~24 h进行离子交换，再经过滤，在80~140 ℃干燥6~20 h，然后空气气氛中600~800 ℃焙烧2~4 h制得Co/羟基磷灰石催化剂。

3.根据权利要求2所述的Co/羟基磷灰石催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中(NH₄)₂HPO₄和Ca(NO₃)₂·4H₂O按Ca/P摩尔比1.40~1.60溶解混匀。

4.根据权利要求2所述的Co/羟基磷灰石催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中加氨水调节体系pH=8.5~9.5。

5.根据权利要求2所述的Co/羟基磷灰石催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中干燥温度为85~110 ℃，干燥时间为10~14 h，焙烧温度为650~750 ℃，焙烧时间为2.5~4h。

6.根据权利要求2所述的Co/羟基磷灰石催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中钴盐是氯化钴、硫酸钴、乙酸钴或硝酸钴中的一种，钴盐与载体的质量比为0.1~0.6。

7.根据权利要求2所述的Co/羟基磷灰石催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中PBS分散剂溶液组成为H₂O 500 mL，NaNO₃ 4.00 g，KNO₃ 0.10 g，Na₂HPO₄ 1.75 g，KH₂PO₄0.10 g。

8.根据权利要求2所述的Co/羟基磷灰石催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中超声处理的功率为500 w，时间为30 min；离子交换时间为18~24 h；干燥温度为85~110℃，干燥时间为10~14 h，焙烧温度为650~750 ℃，焙烧时间为2.5~4 h。

9.一种权利要求1所述的Co/羟基磷灰石催化剂在高温催化分解N₂O中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：在常压连续流动反应装置上，催化剂装填量为300 mg，原料气中N₂O浓度为0.1 vol%~15 vol%，空速为10000~100000 h^-1条件下，能使N₂O在600~900 ℃范围内完全分解；

在上述原料气中再加入3~6% H₂O，5~15% O₂和5~12% NO中的一种或多种，该催化剂能催化N₂O在620~900 ℃范围内完全分解。