一種用于富氧條件下丙烷選擇性催化還原氮氧化合物的催化劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制技術、移動源尾氣凈化等領域。具體涉及一種在富氧條 件下選擇性催化還原氮氧化合物的負載銀催化劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟的不斷高速增長和機動車產(chǎn)量和保有量顯著增加，排放的NOx已經(jīng) 成為大中城市空氣污染物的首要來源之一。NOx作為大氣主要污染物之一，包括Ν0、Ν02、Ν 20、 隊03和N 204。NOx^導致溫室效應、臭氧層破壞、酸雨和光化學煙霧的形成，對環(huán)境和人體健 康造成了嚴重威脅。因此，排放控制已成為目前大氣環(huán)保技術領域中一個研宄的熱 點。
[0003] 目前，選擇性催化還原技術（SCR)被視為NOjf化凈化最為有效的方法之一。其原 理是在一定的溫度范圍和催化劑的作用下，通過添加合適的還原劑將N0x選擇性地還原為 無毒害的隊和H 20,實現(xiàn)NOx催化脫除，SCR技術因具有高的脫硝效率、N 2選擇性和良好的經(jīng) 濟性，已在固定源脫硝方面得到了大規(guī)模的應用。根據(jù)還原劑的種類，其又可分為nh3-scr、 HC-SCR 等。
[0004] 對于HC-SCR反應，AgAl2O3催化劑不僅具有較高的氮氧化合物選擇性還原性能， 而且具有較強的催化穩(wěn)定性。但在以低烷烴或者烯烴為還原劑時，操作窗口較窄。
[0005] CN02157917公開了一種用來凈化富氧條件下尾氣中氮氧化物的催化劑，可同時選 擇性地還原除去稀薄燃燒尾氣中氮氧化物及氧化除去未完全燃燒的有機物和一氧化碳。該 催化劑由擔持在多孔性無機物載體上的銀組分、貴金屬組分和其他金屬組分構(gòu)成。其特征 在于，前述貴金屬組分可以是下列的貴金屬群中至少一種，前述其他金屬組分可以是下列 的其他金屬群中至少一種。貴金屬群：金、鉑、鈀、銠、銥、釕；其他金屬群：鐵、銅、鈦、鋯、鋇、 錫、鶴、鋅、鉬、鋪、銫、鑭、媽。
[0006] CN02100669公開了一種用來凈化燃燒尾氣的催化劑，可同時選擇性地還原除去 稀薄燃燒尾氣中氮氧化物及氧化除去未完全燃燒的碳氫化合物和一氧化碳，該催化劑由 0. 1 - 17% (金屬元素重量換算值）的銀組分擔持在多孔性無機氧化物載體上構(gòu)成。銀組 分可以是銀和銀的氧化物以及任何一種無機鹽的形式而不改變其作用。
[0007] CN201210156139發(fā)明涉及一種用于富氧條件下丙烯選擇性催化還原負載銀 催化劑，活性組分為Ag2SO4，載體為3102或TiO 2改性的氧化鋁，催化劑采用浸漬法制備。
[0008] 大量研宄表明，AgAl2O3催化劑對HC-SCR表現(xiàn)出良好的活性。但如何進一步提高 該催化劑的活性，是目前研宄的難點和熱點。研宄多集中在Ag的擔載量、反應氣氛等對催 化劑反應性能的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于富氧條件下選擇性催化還原氮氧化合物的Ag/ Sm2O3AiO2-Al2O3 催化劑。
[0010] 與已有技術相比，本發(fā)明具有的實質(zhì)性特點是：（1)根據(jù)本發(fā)明制備的Ag/Sm203/ TiO2-Al2O3催化劑相較于AgztiO2-Al 2O3催化劑具有更高的氮氧化合物凈化性能；（2)此催 化劑具有更寬的操作窗口；（ 3 )采用浸漬法制備催化劑，制備方法簡單，重復性好，成本低， 便于大規(guī)模的工業(yè)化使用。
[0011] 本發(fā)明的原理是通過引入助劑Sm2O3，可增加催化劑表面酸性和調(diào)節(jié)Ag與載體的 相互作用，進一步調(diào)節(jié)活性物種的存在狀態(tài)，提高催化劑對氮氧化合物的凈化性能。
[0012] 本發(fā)明的催化劑主要由活性組分、載體和助劑三部分組成，其中活性組分為Ag，其 重量含量為0.5 % ~ 10 %。載體為TiO2改性的Al2O3，其重量含量為1 % ~ 10 %。助劑為 Sm2O3，其重量含量為0. 1% ~ 10 %。
[0013] 本發(fā)明的催化劑制備的技術路線是：采用浸漬法，以硝酸銀和硝酸釤的混合水溶 液為前驅(qū)體，加入TiO2改性的氧化鋁載體，在20 ~ 80°C下浸漬1 ~ 12小時，經(jīng)干燥，200 ~ 800°C焙燒，制得 Ag/Sm203/Ti02_Al203催化劑。
[0014] 本發(fā)明所述催化劑對C3H8-SCR反應的活性采用固定床反應器評價，采用450 ppm 的N0、900 ppm的C3H8、7% 02和Ar為反應氣，在200-600°C范圍內(nèi)對催化劑進行性能評價， 采用氮氧化合物分析儀檢測并計算NOxR化率。
【具體實施方式】
[0015] 下面通過實施例對本發(fā)明予以進一步地說明，但決不是限制本發(fā)明的范圍。
[0016] 【實施例1】 稱量0. 235g硝酸銀溶于去離子水中，然后分別加入3g含5%1102的Al 203, 20°C下浸漬 6小時，后將其放入IKTC的烘箱中干燥24小時，干燥完畢后放入馬弗爐中600°C焙燒5小 時，制備5% AgAiO2-Al2O3催化劑。
[0017] 活性測試：采用固定床反應器，反應氣體組成：NO = 450ppm，C3H8 = 900ppm，O2 = 7%，Ar作為平衡氣。反應氣體總流量320 cm3/min。在200 ~ 600 °C溫度范圍內(nèi)對催化劑 上HC-SCR的活性進行測試。使用Model 42i_HS型NOx濃度分析儀（Thermo-Scientific) 檢測NOx的轉(zhuǎn)化率和FULI 9790型色譜(浙江福立分析儀器有限公司）檢測C3H8的轉(zhuǎn)化率。
[0018] 【實施例2】 在實施例1中添加助劑，將硝酸銀與硝酸釤同時溶于去離子水中（Sm重量含量為 〇· 5%)，其余各步相同，制得5%Ag/0. 5% Sm2O3AiO2-Al2O3催化劑。
[0019] 【實施例3】 在實施例1中添加助劑，將硝酸銀與硝酸釤同時溶于去離子水中（Sm重量含量為1%)， 其余各步相同，制得5%Ag/l% Sm2OZTiO2-Al2O3催化劑。
[0020] 【實施例4】 在實施例1中添加助劑，將硝酸銀與硝酸釤同時溶于去離子水中（Sm重量含量為2%)， 其余各步相同，制得5%Ag/2% Sm2OZTiO2-Al2O3催化劑。
[0021] 【實施例5】 在實施例1中添加助劑，將硝酸銀與硝酸鉀同時溶于去離子水中（K重量含量為0. 5%)， 其余各步相同，制得5%Ag/0. 5% K2CO3AiO2-Al2O3催化劑。
[0022] 【實施例6】 在實施例1中添加助劑，將硝酸銀與硝酸鈷同時溶于去離子水中（Co重量含量為2%)， 其余各步相同，制得5%Ag/ 2%C〇304/Ti02-Al203催化劑。
[0023] 表1不同溫度下NOx的轉(zhuǎn)化率
【主權(quán)項】
1. 一種用于富氧條件下選擇性催化還原氮氧化合物的負載銀催化劑，其特征在于：活 性組分為氧化銀，載體為TiO 2改性的Al 203，助劑為Sm2OjP K 2C03、Co3O4中的一種及一種以 上，優(yōu)選Sm 2O3。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于富氧條件下選擇性催化還原氮氧化合物的負載銀催 化劑，其特征在于活性組分Ag以氧化態(tài)的形式存在，在催化劑中的重量含量為0.5 % ~ 10 % (以金屬Ag計)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于富氧條件下選擇性催化還原氮氧化合物的負載銀催 化劑，其特征在于選用載體為TiO2改性的Al 2O3，其中TiO2的重量含量為1% ~ 10%(以金屬 Ti 計)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于富氧條件下選擇性催化還原氮氧化合物的負載銀催 化劑，其特征在于所選用的助劑為Sm2OjP K 2C03、Co3O4中的一種或一種以上，其中助劑的含 量為0? 1 % ~ 10 % (以金屬Sm、K、Co計)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于富氧條件下選擇性催化還原氮氧化合物的負載銀催 化劑，其特征在于催化劑選用浸漬法制備，具體制備過程包括以下步驟：將一定量的硝酸銀 和助劑的可溶性鹽溶解在去離子水中，加入TiO 2改性的氧化鋁載體，在20 ~ 80°C下浸漬1 ~ 12小時；經(jīng)干燥，200 ~ 800 °C焙燒得到用于富氧條件下選擇性催化還原氮氧化合物的 負載銀催化劑。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種用于富氧條件下選擇性催化還原氮氧化合物的負載銀催 化劑的制備方法，其特征在于所選用助劑Sm2O 3的可溶性鹽為硝酸釤、醋酸釤、氯化釤，優(yōu)選 硝酸釤。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種富氧條件下丙烷選擇性催化還原氮氧化合物的催化劑。該催化劑活性組分為氧化銀，載體為TiO2改性的氧化鋁，助劑為Sm2O3，催化劑采用浸漬法制備。本催化劑對于C3H8-CSR反應有高的催化活性和選擇性，可用于柴油車尾氣催化凈化，屬于環(huán)境污染控制領域。
【IPC分類】B01J23/66, B01D53/56, B01D53/90
【公開號】CN104941641
【申請?zhí)枴緾N201510262954
【發(fā)明人】郭耘, 曹建美, 王麗, 盧冠忠, 詹望成, 王艷芹, 郭楊龍, 王筠松
【申請人】華東理工大學
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月22日