[发明专利]具有高稳定性能的金属氧化物催化剂及其制备

说明书

本发明提供了一种具有高稳定性能的金属氧化物催化剂及其制备方法。所述方法包括以下步骤S1，配置前驱体水溶液，所述前驱体水溶液为将高锰酸钾及过渡金属硝酸盐溶解于水中制备得到，所述高锰酸钾的浓度为5‑20mmol，所述过渡金属硝酸盐的浓度为10‑50mmol，且所述过渡金属选自钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锆、锌以及钼；S2，将上述溶液倒入水热反应器中，加热至70‑90℃之间并持续搅拌，使沉淀物从溶液中析出；S3，将所述沉淀物质过滤收集，并清洗；S4，配置镧系金属硝酸盐溶液，并将清洗后的沉淀物加入到上述镧系金属硝酸盐溶液，其中，所述镧系金属硝酸盐前驱体的浓度为1‑10mmol；S5，从所述镧系金属硝酸盐前驱体收集沉淀物，然后高温煅烧。

技术领域

本发明涉及一种具有高稳定性能的金属氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

目前金属氧化物催化剂的活性成分主要由过渡金属氧化物组成，为了催化剂具有更高的催化活性和更长的使用寿命，现有技术手段主要有：(1)增加催化剂本身的活性位点数量，来抵消催化剂在高温烧结过程中催化剂结构坍塌所导致的性能劣化问题，这种工艺要求对催化剂的形貌、结构和颗粒大小都具备调控手段，最大化保证催化剂在设计的使用寿命中保持应有的催化性能，但比表面积也有极限，制备工艺并不能保证无限制的提高催化剂的比表面积；(2)采用具有稳定晶体结构的金属氧化物作为催化剂活性成分，如钙钛矿结构的金属氧化物由于其特殊的晶体结构，通常具有较好的热稳定性能，但由于钙钛矿结构的材料本质上不具有高比表面积，其催化活性，尤其是低温催化性能较差，难以在实际应用中用作贵金属催化剂的替代物；(3)将高活性的催化剂分散于具有高热稳定性的氧化物上，使二者相互弥补各自的缺陷，例如将高活性的锰基、铜基催化剂分散于高热稳定性且高比表面积的γ-Al₂O₃上，提高催化剂整体的比表面积，避免其在高温水汽工作环境下的结构坍塌，但这种方法只能在结构上一定程度地改善催化剂的稳定性，并不能在本质上解决金属氧化物催化剂在高温水汽环境下稳定性差的问题。

发明内容

本发明提供了一种具有高稳定性能的金属氧化物催化剂及其制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种具有高稳定性能的金属氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，配置前驱体水溶液，其中，所述前驱体水溶液为将高锰酸钾及过渡金属硝酸盐溶解于水中制备得到，所述高锰酸钾的浓度为5-20mmol，所述过渡金属硝酸盐的浓度为10-50mmol，且所述过渡金属选自钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锆、锌以及钼；

S2，将上述溶液倒入水热反应器中，加热至70-90℃之间并持续搅拌，使沉淀物从溶液中析出；

S3，将所述沉淀物质过滤收集，并清洗；

S4，配置镧系金属硝酸盐溶液，并将清洗后的沉淀物加入到上述镧系金属硝酸盐溶液，其中，所述镧系金属硝酸盐前驱体的浓度为1-10mmol；

S5，从所述镧系金属硝酸盐前驱体收集沉淀物，然后在400-600℃的温度下进行高温煅烧2-4小时，得到产物。

本发明还提供一种通过上述发获得的金属氧化物催化剂。

本发明的有益效果是：本发明通过将镧系金属作为金属氧化物催化剂的掺杂元素，从而可以提高所述金属氧化物催化剂的高温水热稳定性，使其具更好的稳定性和更长的使用寿命，而在成本方面，该方法不涉及价格昂贵的材料的使用，在制备成本上与金属氧化物催化剂价格低廉的的优势一致。该方法可用于生产高催化活性、长使用寿命、价格低廉的催化剂，可广泛用于大气污染治理等环保领域。在环保催化剂市场上，与同类产品相比，这种方法制备出的金属氧化物催化剂会具有极高的性能优势和价格优势。

附图说明