一种用于no常温催化氧化的氧化铬催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种环境净化领域的净化材料及其制备方法，具体是一种用于NO常温催化氧化的氧化铬催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一，能够产生光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏和温室效应，严重危害着人类的健康及整个生态环境。随着我国经济的高速增长，我国NOx的排放量呈增加的趋势。2011年我国的氮氧化物排放量为2404.28万吨，预计到2030年将达到3540万吨。
[0003]NOx主要分为NO和N02，NO2相对容易消除，通过碱液就能完全吸附消除。而NO的消除则采用间接法，现将NO催化氧化成勵2后，再通过碱液吸收。因此，NO的催化氧化是有效治理NOx的关键技术。目前催化氧化NO的催化剂材料大致分为以下几类:分子筛、活性炭、贵金属催化剂和过渡金属催化剂等。在脱除NO的过程中，分子筛催化剂适用于高温，当温度低于200°C时，活性很低，几乎没有催化活性。活性炭催化剂具有大的比表面积及特殊的孔径结构分布，但随温度的升高，活性炭催化剂催化氧化NO催化活性迅速降低，同时活性炭催化剂的疏水性能差，导致催化氧化NO的消除率受到抑制。贵金属催化剂中的Pt催化剂具有较高的NO催化氧化活性，但是贵金属Pt的资源缺乏、价格高，应用受到不广。因此使用过渡金属作为催化剂如纯铬催化剂，应用于常温常压催化氧化，并于低温((200°C )或低浓度((200ppm)N0x的净化有良好的效果。但传统制备的纯铬催化剂存在稳定性不够好的问题，所以由传统的沉积沉淀法改为水热法，不仅仍为常温常压催化，而且NO的100%消除的持续时间得到明显提升。
[0004]经查阅发现，中国发明专利CN102240505A公开了一种铁催化剂还原NO的方法，该催化剂在750°C以上可达到95%以上的NO脱除效率，该催化剂虽对NO具有较高的催化转化率，但其只有在高温条件下才有较好的催化作用，不适用于常温氮氧化物的净化。
[0005]另一中国发明专利CN103272613A公开了一种低温选择性还原脱硝催化剂，以V掺杂的Zr02? T12复合氧化物为载体，活性组分为Mn的氧化物，助剂为钨、铬、铁、锡、铜和铈的复合氧化物，能够在80?120°C时就能取得较高的NO去除率，并且当系统中含有SO2*H2O时，仍能保有较高的催化效率，且SO2对催化剂的毒害具有可恢复性。但该催化剂多种元素掺杂，影响因素过多，难以控制，限制其使用范围。
[0006]又经查阅发现，中国发明专利CN103534024A公开了一种NOx净化催化剂及其制备方法，由Ag和Ni组成的微粒负载于金属氧化物载体上，有较高的NO去除率，但Ag属于贵金属，成本较高，难以得到大面积的推广。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种用于NO常温催化氧化的催化剂及其制备方法，该方法采用水热处理制备。
[0008]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:以硝酸铬或氯化铬为铬源，CTAB.PVP或P123作为软模板剂，采用水热晶化法制备获得的以氧化铬为活性组分的催化剂。
[0009]一种用于NO常温催化氧化的氧化铬催化剂的制备方法，采用水热法制备，具体步骤为:
[0010]步骤一，配制质量比为2 % -?4%的软模板剂水溶液，所述软模板剂为CTAB、PVP、P123中的一种；
[0011]步骤二，配制质量比为8?10%铬溶液，铬溶液与软模板剂溶液等质量混合，采用水热晶化法制备获得的以氧化铬为活性组分的催化剂。
[0012]优选地，所述水热晶化法，具体为:将铬溶液倒入软模板剂溶液中后，加入沉淀剂，调节pH至9?10，搅拌4?6h，晶化15?25h，晶化温度100?140°C，过滤，洗涤，50?100°C干燥12h，200?500°C煅烧2?6h，得到催化剂。
[0013]优选地，所述铬溶液，其中铬源为硝酸铬或氯化铬。
[0014]优选地，所述沉淀剂为尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠中的一种。
[0015]根据本发明的一方面，提供一种上述制备方法得到的用于NO常温催化氧化的氧化铬催化剂，该催化剂为单一组分纯氧化铬。所述催化剂能使NO高效氧化，常温下催化剂对NO消除率达到100%。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0017]本发明采用水热法制备氧化铬催化剂，在高温下焙烧，得到活性组分氧化铬。该催化剂适用于NO的常温常压催化氧化反应中，但比沉积沉淀法制备的氧化铬催化剂的稳定性更好。本发明催化剂原料易得，制备方法简单，为提高氧化铬活性和稳定提供了新的制备途径。该催化剂在常温(O?40°C )、高空速(?120000mL/(g *h))、高湿度(?100% RH)条件下实现低浓度N0(0?20ppm)的催化氧化，特别适用于道路隧道或地下停车场等半封闭空间中低浓度NO的消除。
[0018]本发明催化剂具有反应活性高和稳定性好的特点，能在常温吸附催化氧化NO并能保持长时间稳定性，30°C能使NO高效氧化，消除率达到100%，在考察的17h之内消除率仍然保持在90%以上。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0020]以下实施例中催化剂活性评价:NO常温氧化反应在常压固定床U型反应器(内径为12mm)中进行性能评价。所用原料气组分为:NO浓度为O?20ppm，其余为空气，总流量为500mL/min，催化剂质量为0.25g，对应空速为120000mL/(g *h)。常压固定床U型反应器放置在30°C恒温水浴槽内，原料气体直接通过催化剂床层。使用NO分析仪(Therm0，M0del42i)进行产物分析，仪器的最低检测限为0.04ppbo
[0021]对比例
[0022]称取4.76g硝酸铬溶解于10g去离子水中，在常温下搅拌，滴加沉淀剂氨水，调节溶液至pH至9，搅拌5h，过滤，洗涤，在50°C干燥12h，300°C煅烧4h，获得催化剂。
[0023]催化剂测试结果表明，在120000mL/(g.h)空速下，该催化剂的初始NO消除率为100%, 100% NO消