凈化的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高活性的過渡金屬修飾的Cu/CeO2型催化劑用于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，主要包含KIT-6，過渡金屬Fe,Co和Mn中的一種或多種組成及10wt％Cu和70wt％CeO2。催化劑在100ppm SO2條件的抗硫性能優(yōu)于目前的傳統(tǒng)的Cu/zeolite型的SCR催化劑。本發(fā)明提供催化劑的凈化效果優(yōu)于傳統(tǒng)NOx凈化催化劑。且制備工藝簡單，操作方便，成本低，NOx轉(zhuǎn)化率高，具有明顯的工業(yè)應(yīng)用價值。
【專利說明】過渡金屬修飾的01|/(^02有序介孔材料用于固定源中的NOx凈化

【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過渡金屬修飾的納米催化劑應(yīng)用于固定源中的發(fā)電廠和硝酸廠等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為最為有效的消除固定源排放的NOx的方法之一，目前，用NH3作還原劑，在V2O5-T12-WO3催化劑作用下選擇性催化還原廢氣中的NOx使之生成N2的方法在國外已經(jīng)成功應(yīng)用于治理固定源污染如硝酸廠尾氣、發(fā)電廠煙道氣、重油鍋爐廢氣等。雖然NH3選擇性催化還原NOx已經(jīng)在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用，但是它也有其缺點，主要包括:NH3對管路和設(shè)備的要求高，價格昂貴，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，Cu, CeO2及過渡金屬Fe，Co和Mn。所述催化劑的比表面積為140_190m2/g。
[0006]所述催化劑的制備采用如下方式:(I)將一定量的Cu，Ce的硝酸鹽，溶解在一定量的乙醇溶液中。(2)添加過渡金屬Fe，Co和Mn的硝酸鹽中的一種到上述溶液中。(3)添加KIT-6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
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為各樣品在不同溫度點的NO轉(zhuǎn)化率【具體實施方式】
[0008]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。
[0009]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。
[0010]實施例1
[0011]以KIT-6為模版合成1wt % Cu/70wt% Ce/20wt% Co,原料皆為硝酸鹽。具體為:稱取:0.380g Cu(NO3)2.3Η20(分子量 241.60)，2.168g Ce (NO3) 3.6Η20 (分子量 434.22)和
0.988g Co (NO3)2.6H20(分子量291.03)，然后加入15ml乙醇，在室溫下(25°C左右)攪拌lh，加入0.5g硅的模板KIT-6，繼續(xù)攪拌至干燥。放入烘箱120°C處理24h，接著入馬弗爐焙燒，以1°C /min的升溫速率升到400°C，在400°C下處理4h。經(jīng)過以上步驟合成的樣品標(biāo)記為 CulOCeCo(20)-KIT-6。
[0012]實施例2
[0013]以KIT-6 為模版合成 1wt % Cu/70wt % Ce/20wt % Mn。稱取:0.380gCu (NO3)2.3Η20，2.168g Ce (NO3) 3.6Η20(分子量434.22)和 0.913gMn (NO3)2.4Η20，然后加入15ml乙醇,在室溫下(25°C左右)攪拌Ih,加入0.5gKIT_6,繼續(xù)攪拌至干燥。放入烘箱120°C處理24h，接著入馬弗爐焙燒，以1°C /min的升溫速率升到400°C，在400°C下處理4h。經(jīng)過以上步驟合成的樣品標(biāo)記為CulOCeMn (20)-KIT-6
[0014]實施例3
[0015]以KIT-6 為模版合成 1wt % Cu/70wt % Ce/20wt % Fe。稱取:0.380gCu (NO3) 2.3H20 (分子量 241.60)，2.168g Ce (NO3) 3.6H20 (分子量 434.22)和
1.446g Fe (NO3)3.6H20 (分子量403.84)，然后加入15ml乙醇，在室溫下(25°C左右)攪拌lh，加入0.5gKIT-6，繼續(xù)攪拌至干燥。放入烘箱120°C處理24h，接著入馬弗爐焙燒，以1°C/min的升溫速率升到400°C，在400°C下處理4h。
[0016]經(jīng)過以上步驟合成的樣品標(biāo)記為CulOCeFe (20)-KIT-6
[0017]下面對實施例催化劑的性能進行評價
[0018]測試I (不同溫度下催化劑對NOx轉(zhuǎn)化率)
[0019]分別采用實施例1-3的催化劑及目前工業(yè)上普遍使用的Cu/zeolite催化劑各0.5克，空速7500(^1,在連續(xù)流動微型固定床上進行NOx儲存和還原測定，尾氣中NOx濃度變化通過化學(xué)發(fā)光NO-NO2-NOx分析儀檢測(Thermo，421-HL)，N2的選擇性通過GC7820A，反應(yīng)氣體組成為:500ppm NO, 2vol% O2, 3.5vol % H2 及 N2 為平衡氣。分別在 100°C，150。。，200°C,250°C，30(TC，350°C，400°C下測定催化劑對NOx的轉(zhuǎn)化效果，測試結(jié)果見說明書圖1，并列出對比樣Cu/zeolite的活性。
[0020]從圖1可以看出，所述的催化劑過渡金屬修飾的有序介孔Cu/Ce02樣品的NOx轉(zhuǎn)化率均優(yōu)于目前普遍使用的Cu/zeolite，尤其是低溫100_250°C間。
【權(quán)利要求】
1.一種用于氮氧化物凈化的催化劑，其特征是:該催化劑包含0602和1(11'-6模板及過渡金屬中的一種或多種組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮氧化物凈化催化劑，其特征在于:所述催化劑第一層模板劑主要包含1(11-6 ；所述催化劑第二層為在第一層基礎(chǔ)上，負載&1，0602及？6，00和胞中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮氧化物凈化催化劑，其特征在于:所述催化劑的比表面積為 140-190^/80
4.權(quán)利要求1所述催化劑的制備方法，包括如下步驟: (1)將一定量的00的硝酸鹽，溶解在一定量的乙醇溶液中。 (2)添加過渡金屬？6，00和胞的硝酸鹽中的一種到上述溶液中。 (3)添加1(11-6模板劑到上述溶液中，室溫繼續(xù)攪拌25匕。 (4)將上述(3)攪拌后的溶液，烘干和焙燒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述的硝酸鹽溶解在一定量的乙醇溶液中，在室溫下攪拌1-處。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述的烘干溫度為801，焙燒溫度為350-4001，時間為4-611，升溫速率為加化。
7.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】B01J23/83GK104437512SQ201410610363
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月2日
【發(fā)明者】文武, 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