一種用于氮氧化物凈化的催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種易制備、低溫、高活性的火電廠和硝酸廠排放的氮氧化物凈化。該催化劑在較寬的空燃比范圍內(nèi)均表現(xiàn)高的NOx凈化活性，且可操作窗口較寬。所制備的催化劑以有序介孔Si為模板劑，使用的模板劑主要包含SBA-15，KIT-6和MCM-48。制備出過渡金屬的有序介孔材料不僅具有高效的NOx轉(zhuǎn)化率，且具有較高的抗硫和耐H2O性能。制備工藝簡單，操作方便，成本低，具有明顯的工業(yè)應(yīng)用價值。
【專利說明】一種用于氮氧化物凈化的催化劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種有序介孔的納米催化劑應(yīng)用于固定源中的火電廠和硝酸廠排放的氮氧化物凈化。

【背景技術(shù)】
[0002]火電廠和硝酸廠等固定源產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)是主要大氣污染物之一，其對環(huán)境和人類健康造成的不利影響日益嚴(yán)重。目前氨氣選擇性催化還原被認(rèn)為最為有效的消除固定源排放的NOx的方法之一，該技術(shù)常用的V205-W03/Ti02催化劑已經(jīng)商業(yè)化。然而，NH3的腐蝕性強，易泄露和排入大氣會造成二次污染，催化劑易SO2中毒及釩劇毒等系列難題。此夕卜，SCR催化劑常常放置在煙氣脫硫和除塵之后，由于此時的實際煙氣溫度低于200°C，而釩基催化劑的活性區(qū)間主要在250-400°C。因此如何開發(fā)有效的低溫抗SO2中毒的SCR催化劑迫在眉睫。
[0003]H2可以在較低的溫度下高效地還原N0X，并且該方法極有可能應(yīng)用于固定源中排放的NOx凈化，且氫氣是一種廉價易得的清潔還原劑。此外H2-SCR反應(yīng)歷程較簡單，反應(yīng)所需的溫度較低。因此H2作為NOx凈化的還原劑已經(jīng)廣泛受到關(guān)注。近年來，過渡金屬氧化物因價格低廉及優(yōu)異的NOx凈化性能而被眾多學(xué)者研究，由于普通的共沉淀法制備的過渡金屬氧化物催化劑的比表面積較小，而通過采用模板劑制備該系列催化劑的策略，有望獲得高比表面積的催化劑，從而為催化劑提供更多的活性中心。
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種低溫、高活性、抗SO2中毒的廉價催化劑，該催化劑主要應(yīng)用固定源排放的NOx凈化，且在較寬的空燃比范圍內(nèi)均表現(xiàn)高的NOx凈化活性，且可操作窗口為 200-400°C。
[0005]本發(fā)明提供了的用于火電廠和硝酸廠等固定源中排放的氮氧化物凈化的催化劑，包含KIT-6，SBA-15和MCM-48等硅模板中的一種或兩種組合，及過渡金屬中的一種或多種組成。所述催化劑的比表面積為380-426m2/g。
[0006]所述催化劑的制備采用如下方式:⑴KIT-6，MCM_48和SBA-15等硅模板劑的合成。⑵將一定量的Fe，Co，Mn和Ni的硝酸鹽或醋酸鹽，溶解在一定量的乙醇溶液中。所述的硝酸鹽或醋酸鹽溶液在室溫下攪拌l_4h，優(yōu)選lh。(3)添加KIT-6，MCM-48和SBA-15等硅模板劑到上述溶液中，室溫繼續(xù)攪拌25h。(4)烘干溫度為80°C，焙燒溫度為300-400°C，優(yōu)選380°C，焙燒時間為2-6h，優(yōu)選4h。(5)采用2M的NaOH或HF處理焙燒后的樣品2_3次，烘干備用。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0007]圖1 (a)有序介孔材料Co3O4,N1和NiCo2O4的氮氧化物的轉(zhuǎn)化率；(b)N2的選擇性。
[0008]圖2 (a)有序介孔NiCo2O4催化劑在250°C的穩(wěn)定性，SO2中毒和再生性能的測試；(b)H20和SO2同時存在對催化劑的氮氧化物轉(zhuǎn)化率的影響。

【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明用于火電廠和硝酸廠等固定源中排放的NOx凈化，可以以顆粒形式使用，也可以作為涂層負(fù)載于堇青石等蜂窩狀的載體上制備成整體式多孔式催化劑。
[0010]下面結(jié)合實施例更具體的對本發(fā)明的催化劑加以說明，但這些實施例對本發(fā)明的范圍無任何限制。
[0011]實施例1
[0012](I)本專利的第一步是模板劑Si源的合成，具體的合成如下:室溫條件下，6g的P123溶解在217mL的蒸餾水中，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)37%的HCl 11.8g，在攪拌的條件下添加6g的丁醇，然后在室溫下攪拌24h，在高壓130度水熱斧中保持24h，水洗，干燥，550°C焙燒4h備用。
[0013](2)稱取Ig的Fe，Co，Mn和Ni的一種或兩種水合硝酸溶解在20mL的乙醇中，室溫下攪拌lh，添加0.5g的KIT-6，SBA-15和MCM-48中的一種或兩種，繼續(xù)攪拌至干燥，烘箱80°C過夜，300-400°C焙燒4h，采用2M的NaOH或HF處理焙燒后的樣品2_3次，烘干備用獲得的樣品標(biāo)記為催化劑I。
[0014]實施例2
[0015](I)本專利的第一步是模板劑Si源的合成，具體的合成如下:室溫條件下，6g的P123溶解在217mL的蒸餾水中，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)37%的HCl 11.8g，在攪拌的條件下添加6g的丁醇，然后在室溫下攪拌24h，在高壓130°C水熱斧中保持24h，水洗，干燥，550°C焙燒4h備用。
[0016](2)稱取Ig的Fe，Co, Mn和Ni的一種或兩種水合硝酸溶解在20mL的乙醇中，添加0.5g的KIT-6，SBA-15和MCM-48中的一種或兩種到上述溶液中，室溫下攪拌至干燥，烘箱80°C過夜，300-400°C焙燒4h，采用2M的NaOH或HF處理焙燒后的樣品2_3次，烘干備用獲得的樣品標(biāo)記為催化劑2。
【權(quán)利要求】
1.一種用于氮氧化物凈化的催化劑，其特征是:該催化劑由模板劑和過渡金屬組成，其中模板劑為第一層，過渡金屬為第二層在第一層基礎(chǔ)上。
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述的催化劑，其特征在于:所述的模板劑為KIT-6，SBA-15和MCM-48娃模板中的一種或兩種組合。
3.根據(jù)權(quán)力要求I所述的催化劑，其特征在于:所述的過渡金屬為Fe，Co,Mn，Ni中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于:所述催化劑的比表面積為380-426m2/g°
5.權(quán)利I所述催化劑的制備方法，包括如下步驟: (1)KIT-6,MCM-48，SBA-15等硅模板劑的合成；(2)將一定量的Fe，Co,Mn，Ni的硝酸鹽或醋酸鹽，溶解在一定量的乙醇溶液中；(3)添加KIT-6，MCM-48和SBA-15等硅模板劑到上述溶液中，室溫繼續(xù)攪拌25h； (4)將上述(3)攪拌后的溶液，烘干和焙燒； (5)采用2M的NaOH或HF處理2_3次，烘干備用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中的硝酸鹽或醋酸鹽溶解在一定量的乙醇溶液中，在室溫下攪拌l_4h。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中的烘干溫度為80°C，焙燒溫度為300-400°C，時間為2-6h。
8.權(quán)利要求1所述的催化劑應(yīng)用于火電廠和硝酸廠等固定源中的氮氧化物凈化。
【文檔編號】B01J29/78GK104174426SQ201410457927
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】王秀云, 王瑞虎 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所