[发明专利]一种第二主族元素修饰的钴铝催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种第二主族元素修饰的钴铝催化剂及其制备方法与应用。本发明制备方法包括以下步骤：(1)将钴盐、第二主族元素盐、铝盐溶解，混合均匀后获得悬浊液；(2)将悬浊液晶化，得到第二主族元素修饰的钴铝水滑石；(3)将得到的第二主族元素修饰的钴铝水滑石煅烧，即可获得催化剂。本发明采用一种第二主族元素修饰的钴铝水滑石作为前驱体，能够有效控制钴铝水滑石衍生复合氧化物用于二氯甲烷催化燃烧产生三氯甲烷、四氯化碳等缺陷，对二氯甲烷催化燃烧具有很高的催化活性和稳定性，起燃温度低，完全转化温度低。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，更具体地，涉及一种第二主族元素修饰的钴铝催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

在各种工业过程中排放的含氯挥发性有机化合物(CVOCs，Chlorinated VolatileOrganic Compounds)，大致可以分为芳香烃氯化物，如氯苯、二氯苯；氯代脂肪烃类化合物，如氯乙烯、三氯乙烯等不饱和氯代脂肪烃和二氯甲烷、二氯乙烷等饱和氯代脂肪烃。在各种含氯有机化合物中，二氯甲烷因具有麻醉作用、遗传毒理的三致效应(致突变-致癌-致畸)，严重危害环境与人类健康。用于二氯甲烷催化燃烧的催化剂以负载型贵金属(活性组分为Pt、Pd、Rh、Ru等贵金属)和非贵金属氧化物催化剂。负载贵金属催化剂价格昂贵、丰度低，同时负载贵金属用于催化燃烧消除CVOCs通常容易氯中毒失活及生成毒性更大的多氯代产物，因此负载贵金属催化剂的广泛使用受到了限制。非贵金属氧化物催化剂因其良好的活性，并且价格低廉，是一类广泛研究的催化剂。开发高效稳定的催化剂用于二氯甲烷的催化燃烧是目前亟待解决的问题。

CN110327929A公开了提供了一种钴铝水滑石衍生复合氧化物的制备方法，具体包含以下步骤：(1)将钴盐、铝盐溶解于溶剂中，得到盐溶液，其中钴铝元素的摩尔比为1：1-5：1；随后将一定量的尿素或六次甲基亚胺加入所述盐溶液中得到混合溶液；(2)将步骤(1)所述混合溶液放入烘箱中晶化，晶化的温度为80-150℃，晶化时间为6-24h，得到钴铝水滑石；(3)将步骤(2)所述钴铝水滑石洗涤干燥后，在400-550℃的条件下焙烧3-6h，得到钴铝水滑石衍生复合氧化物，其中钴铝元素的摩尔比为1：1-5：1。该技术方案制备的钴铝水滑石催化剂用于二氯甲烷催化燃烧时，起燃温度低，完全燃烧温度低等优点，但是在二氯甲烷催化燃烧时，容易产生三氯甲烷、四氯化碳等问题，引起难以预料的负面作用。

综上所述，现有技术仍缺乏一种能够解决催化燃烧时产生三氯甲烷、四氯化碳等问题的钴铝水滑石类催化剂。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种采用第二主族元素修饰的钴铝水滑石作为前驱体，通过焙烧得到第二主族元素修饰的钴铝复合氧化物催化剂，由此解决催化燃烧时产生三氯甲烷、四氯化碳等问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种第二主族元素修饰的钴铝催化剂制备方法，包括以下步骤：

(1)将钴盐、第二主族元素盐、铝盐溶解后混合均匀获得悬浊液；

(2)将悬浊液晶化，得到第二主族元素修饰的钴铝水滑石；

(3)将钴铝水滑石煅烧，即可获得催化剂。

作为优选，所述钴盐的钴元素物质的量、所述第二主族元素盐的第二主族元素物质的量和所述铝盐的铝元素的物质的量之比为(2-4)：(1-2)：(1-2)。

作为优选，所述步骤(1)中加入碱和强碱弱酸盐将所述悬浊液的pH调节为8-10，所述碱的物质的量：(钴元素物质的量+第二主族元素物质的量+铝元素的物质的量)＝(1-3)：(2-5)，所述强碱弱酸盐：铝元素的物质的量＝(1-2)：(2-4)。上述添加碱及强碱弱酸盐的量是为了控制整个溶液的pH值，调节最终悬浊液的pH为8-10之间；当pH为8-10时，有利于生成水滑石的结构的形成。

作为优选，所述第二主族元素盐包括为镁盐、钙盐、锶盐、钡盐中的一种；