[发明专利]一种自支撑新型稀土插层复合氧化物催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种自支撑新型稀土插层复合氧化物催化剂的制备方法及应用，属于催化剂技术领域。本发明利用二价活性金属盐和三价活性金属盐的混合溶液制备插层复合氧化物前体，再采用稀土金属进行掺杂，经过煅烧制成自支撑稀土插层复合氧化物催化剂。本发明的自支撑新型稀土插层复合氧化物催化剂具有丰富的孔隙结构和高含量活性组分，可同时高效脱除尾气中的磷化氢PH₃和硫化氢H₂S。

技术领域

本发明涉及一种自支撑新型稀土插层复合氧化物催化剂的制备方法及应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

PH₃和H₂S广泛存在于大气环境中，同属还原性气体，主要产生于工业生产过程中和自然界中动植物的尸体腐化分解，不经处理排放大大气环境中，会对环境和人体产生严重的危害。吸入PH₃会对心脏、呼吸系统、肾、肠胃、神经系统和肝脏造成影响。乙炔中含有的PH₃和H₂S等都是有害杂质，PH₃自燃点很低，会引起生产过程中乙炔与空气混合气体发生爆炸，造成安全隐患。在黄磷尾气制备CO中，PH₃和H₂S也是杂质气体，影响CO的制备，需要去除。PH₃和H₂S由于很强的还原性很容易导致催化剂中毒失活，而且会腐蚀工业设备。此外，未经处理的H₂S容易生成SO₂，促进光化学反应，最终转化为硫酸盐气溶胶，形成酸雨，造成更严重的环境问题。

目前，关于脱除黄磷尾气中PH₃和H₂S的主要方法分为湿法和干法两大类。其中，较为成熟的湿法主要有次氯酸钠法、氯水法和浓硫酸法等液态催化水解法。但是，湿法投资及操作费用高、动力消耗大、操作复杂，而且脱除效率较低。干法主要包括燃烧法、催化分解法，燃烧法存在净化效率不高，针对H₂S的燃烧还可能会生成造成酸雨的气体；催化分解法效果较好，但是催化剂价格较为昂贵，不适合大面积使用。

目前，关于同时吸附脱除PH₃和H₂S的自支撑稀土插层复合氧化物吸附剂的制备方法未见到报道。

发明内容

针对尾气中PH₃和H₂S的脱除技术问题，本发明提供一种自支撑新型稀土插层复合氧化物催化剂的制备方法及应用，本发明以金属盐、碱与螯合剂为原料制备而得的自支撑稀土插层复合氧化物催化剂有丰富的孔隙结构在较低温度就能发挥较高的活性，可利用尾气中的微量O₂参与反应，对磷化氢和硫化氢有着良好的吸附及催化脱除效果。

一种自支撑新型稀土插层复合氧化物催化剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）将金属盐溶解于超纯水中得到金属盐溶液；其中金属盐溶液中含有三价金属阳离子和两种或两种以上的二价金属阳离子，三价金属阳离子为Fe³⁺、Co³⁺或Al³⁺，二价金属阳离子为Ca²⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Co²⁺或Ni²⁺；

（2）将碱性物质A和碱性物质B溶于水中配制碱性溶液Ⅰ和碱性溶液Ⅱ，其中碱性物质A为NaOH、KOH或氨水，碱性物质B为Na₂CO₃或K₂CO₃；

（3）采用稀盐酸调节步骤（2）碱性溶液Ⅰ的pH值为7~11；

（4）同时将步骤（1）的金属盐溶液和步骤（2）的碱性溶液Ⅱ滴加至步骤（3）的碱性溶液Ⅰ中控制金属盐溶液体系的pH值为7~11，并在温度为40~110℃、搅拌条件下反应30~60min得到悬浊液Ⅰ；