形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂及其制备方法和应用_2

文档序号:9898769阅读:来源:国知局
水中,调节碱 液浓度至6mol/L,然后溶解冷却至室温;称取一定量的(2mmol,0.87g)硝酸亚铈溶于IOml的 去离子水中,搅拌溶解至室温,将二者混合搅拌半小时,然后将形成的絮状液体转移至水热 反应釜中,在180°C下水热反应24h,水热反应结束后将混合物取出,离心分离,用蒸馏水洗 涤至中性,将混合物放入烘箱中在IHTC下干燥12h,最后将所得干燥物取出后在马弗炉中 400 °C条件下焙烧3h,得到立方体CeO2。
[0028] (2)八面体CeO2:称取一定量(lmmol,0.43g)硝酸亚铈溶于25ml的去离子水中,加 入15ml甲苯,完全溶解后加入0.15ml叔丁胺,搅拌半小时后将絮状液体转移至水热反应爸 中,在180°C水热反应24h,水热反应结束将混合物取出,离心分离,用乙醇洗涤3次,将所得 物放入烘箱中110 °C干燥12h,取出后在马弗炉中400 °C条件下焙烧3h,得到八面体CeO2。 [0029] (3)棒状CeO 2:称取一定量(9.6g)氢氧化钠溶于30ml的去离子水中,调节碱液浓度 至6mol/L,然后溶解冷却至室温;称取一定量(2mmol,0.49g)无水氯化亚铺溶于IOml的去离 子水中,搅拌溶解至室温,将二者混合搅拌半小时,然后将形成的絮状液体转移至水热反应 釜中,在140°C下水热反应18h,水热反应结束后将混合物取出,离心分离,用蒸馏水洗涤至 检测不出氯离子,将混合物放入烘箱中在ll〇°C下干燥12h,最后将所得干燥物取出后在马 弗炉中400 °C条件下焙烧3h,得到棒状CeO2。
[0030] 形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂的制备方法,步骤如下:
[0031] 称取CeO2载体溶于去离子水中,按照Mn、Ce摩尔比1.5: 5~2 : 5的比例量取硝酸锰 溶液,将称取的CeO2载体倒入硝酸锰溶液中,得到反应液;将反应液在油浴下蒸干,油浴温 度为105~115°C,然后将所得物质放入烘箱在105~115°C条件下烘干,得到烘干物;将烘干 物在马弗炉395~405°C条件下焙烧3~4h,得到分别以立方体、八面体和棒状CeO 2为载体的 催化剂,将催化剂压片、粉碎过筛得到40~60目的颗粒状样品,分别标记为Mn-CeO2 (c)、Mn-CeO2(O)、Mn-Ce〇2(r)。
[0032] 催化剂脱硝活性测试:在固定床反应器上对催化剂的脱硝性能进行测试。实验过 程中称取IOOmg催化剂样品,N2作为平衡气,NH 3为还原剂,模拟烟气浓度:NO = 500ppm,NH3 = 500ppm,5vol. %02,空速为60000ml · · IT1。在气体反应前,先用高纯N2在200°C条件下吹 扫lh,然后降至室温,在室温的条件下,通入反应气体至吸附饱和,然后程序升温至所需要 的实验温度,分别在 100°C、125°C、150°C、175°C、200°C、225°C、250 °C、275°C、300°C温度点 测试催化剂的脱硝效率。当反应在目标温度下稳定15min后,采用Thermofisher IS10FTIR spectrometer测试反应器出口的各气体组分浓度,通过式(1)和(2)计算催化剂的脱硝效率 和催化剂的选择性。
[0035]催化剂制备采用的试剂和药品有:氢氧化钠(AR)、Ce(N03)3 · 6H20、无水氯化亚铈、 甲苯(AR)、叔丁胺(CP)、无水乙醇(AR)、50%硝酸锰溶液(AR)、去离子水、蒸馏水。
[0036] 实施例1
[0037]立方体形貌CeO2载体的制备方法,其特征步骤如下:
[0038] 称取一定量(9.6g)固体氢氧化钠溶于30ml的去离子水中,调节碱液浓度至6mol/ L,然后溶解冷却至室温;称取一定量的(2mmol,0.87g)硝酸亚铈溶于IOml的去离子水中,搅 拌溶解至室温,将二者混合搅拌半小时,然后将形成的絮状液体转移至水热反应釜中,在 180°C下水热反应24h,水热反应结束后将混合物取出,离心分离,用蒸馏水洗涤至中性,将 混合物放入烘箱中在ll〇°C下干燥12h,最后将所得干燥物取出后在马弗炉中400°C条件下 焙烧3h,得到立方体CeO 2,其形貌如图1所示。从图l_(a)可以发现,本方法制备的CeO2载体呈 现典型的立方体形貌,从图l_(b)可以看到立方体CeO 2载体纳米尺寸比较均匀。
[0039] 实施例2
[0040]八面体形貌CeO2载体的制备方法,其特征步骤如下:
[0041 ] 称取一定量(lmmol,0.43g)硝酸亚铺溶于25ml的去离子水中,加入15ml甲苯,完全 溶解后加入〇.15ml叔丁胺,搅拌半小时后将絮状液体转移至水热反应釜中,在180°C水热反 应24h,水热反应结束将混合物取出,离心分离,用乙醇洗涤3次,将所得物放入烘箱中IKTC 干燥12h,烘干后在马弗炉中400°C条件下焙烧3h,得到八面体CeO2,其形貌如图2所示。从图 2_(a)可以看到,本方法制备的CeO 2载体呈现典型的八面体形貌,而从图2_(b)可以看到八 面体Ce〇2载体纳米尺寸比较均勾。
[0042] 实施例3
[0043]棒状形貌CeO2载体的制备方法,其特征步骤如下:
[0044] 称取一定量(9.6g)氢氧化钠溶于30ml的去离子水中,调节碱液浓度至6mol/L,然 后溶解冷却至室温;称取一定量(2mmol,0.49g)无水氯化亚铈溶于IOml的去离子水中,搅拌 溶解至室温,将二者混合搅拌半小时,然后将形成的絮状液体转移至水热反应釜中,在140 °C下水热反应18h,水热反应结束后将混合物取出,离心分离,用蒸馏水洗涤至检测不出氯 离子,将混合物放入烘箱中在110 °C下干燥12h,烘干取出后在马弗炉中400 °C条件下焙烧 3h,得到棒状CeO2,其形貌如图3所示。从图3_(a)可以看到,本方法制备的CeO 2载体呈现典型 的棒状形貌结构,而从图3_(b)可以看到棒状结构CeO2载体分散性较好。
[0045] 实施例4
[0046] 基于立方体CeO2载体的脱硝催化剂的制备方法,其特征步骤如下:
[0047] 称取0.58的立方体〇6〇2载体溶于51111去离子水,按照此工6摩尔比2:5的比例量取 0.42g的硝酸锰溶液,将称取的立方体CeO2载体倒入硝酸锰溶液中,在110°C油浴下蒸干,然 后将所得物质放入烘箱在110 °C条件下烘干,最后,将所得物在马弗炉400°C条件下焙烧3h, 得到以立方体CeO2为载体的催化剂,将催化剂压片、粉碎过筛得到40~60目的颗粒状样品, 标记为Mn_Ce〇2 (c)。
[0048] 实施例5
[0049]实施步骤如例4,其他条件不变,称取0.5g的八面体CeO2载体,制得Mn、Ce摩尔比2: 5的以八面体CeO2为载体的催化剂,标记为Mn-CeO2(〇)。
[0050] 实施例6
[00511实施步骤如例4,其他条件不变,称取0.5g的棒状CeO2载体,制得Mn、Ce摩尔比2: 5 的以棒状CeO2为载体的催化剂,标记为Mn-CeO2 (r)。
[0052]实施例7催化剂脱硝活性测试
[0053] 在固定床反应器上对催化剂的脱硝性能进行测试。实验过程中称取IOOmg催化剂 样品,N2作为平衡气,NH3为还原剂,模拟烟气浓度:NO = 500ppm,NH3 = 500ppm,5vo 1 · % O2,空 速为60000ml · · h'在气体催化反应前,先用高纯N2在200°C条件下吹扫lh,然后降至室 温,在室温的条件下,通入反应气体至吸附饱和,然后程序升温至所需要的实验温度,分别 在 100 °C、125°
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