一种一氧化氮常温催化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种一氧化氮催化氧化催化剂，其特征在于，该催化剂的质量百分比组分为：氧化铝含量50～80%，金属氧化物含量20～50%。该催化剂的制备方法如下，以活性氧化铝粉末为载体、以氯化铵为助剂，首先等体积浸渍硝酸钡，干燥焙烧后二次等体积浸渍硝酸锰和硝酸铜，烧结后在氧化铝表面形成高活性金属氧化物，实现对一氧化氮的常温催化氧化。本方法具有制备工艺简单、催化氧化效率高等特点。
【专利说明】一种一氧化氮常温催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种常温常压环境下催化氧化一氧化氮催化剂的制备方法，应用于NOx气体污染物处理的环境净化领域。
【背景技术】
[0002]在各种大气污染物中，NOx的污染及其造成的危害不容忽视。NOx大多来自于燃料燃烧，即汽车尾气、工业窑炉排放物等。NOx净化处理按工艺可分为干法和湿法。干法包括非催化还原法、催化还原法、吸附法等；湿法包括酸吸收、碱吸收、氧化吸收等。
[0003]富氧条件下氧化吸收NOx是当前的研究方向之一。因为燃烧烟气中90%?95%为NO，而NO除生成络合物外，无论在水中或碱液中都不被吸收。为了有效地治理NOx，需将NO部分地氧化为NO2,故需寻找一种有效的催化剂将NO氧化为较容易处理的NO2,再用吸附剂吸收。
[0004]一氧化氮催化氧化研究中，中国专利CN101822983A公开了一种以介孔二氧化硅为载体，钾、钥的一种或两种混合物为掺杂组分，钼为活性组分，采用等体积分步浸溃法制备的催化氧化烟气中氮氧化物的催化剂，但其工艺较复杂，反应温度较高在150?300°C。文献公开了一种烟气催化氧化脱硝工艺，采用以TiO2或ZrO2-TiO2为载体，Co为活性成分的催化剂，但同样其所述的反应温度过高，不适用于常温条件下的NOx净化处理。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种以氧化铝为基体，制备一氧化氮催化氧化催化剂的方法。所得催化剂适用于常温常压、低浓度(N0< 50ppm)环境条件，具有制备工艺简单、催化氧化效率闻等特点。
[0006]本发明提供一种一氧化氮催化氧化催化剂，其特征在于，该催化剂的质量百分比组分为:氧化铝含量50?80%，金属氧化物含量20?50%。
[0007]本发明还提供一种一氧化氮催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于，以活性氧化铝粉末为载体、以氯化铵为助剂，首先等体积浸溃硝酸钡，干燥焙烧后二次等体积浸溃硝酸锰和硝酸铜，烧结后在氧化铝表面形成高活性金属氧化物，实现对一氧化氮的常温催化氧化。
[0008]所述硝酸钡的使用量相对氧化铝载体质量的占比为0.001?0.0035mol/g，硝酸铜、硝酸锰的使用量相对氧化铝载体质量的占比分别为0.004?0.008mol/go其中硝酸锰或硝酸铜使用量不低于总量的30%。
[0009]所述氯化铵与锰离子(Mn2+)和铜离子(Cu2+)的摩尔量比为I?1.5:1。
[0010]所述活性氧化铝粉末浸溃硝酸钡时，焙烧温度为450°C，焙烧时间为3?5小时；浸溃硝酸铜、硝酸锰时干燥温度为200°C，干燥时间为12?16小时。
[0011]所述等体积是指预先测定氧化铝的吸水率，然后根据吸水率滴加所需体积的上述硝酸钡或硝酸锰与硝酸铜混合溶液。[0012]与现有技术相比，本发明具有工艺简单、催化氧化效率高等特点，对NO氧化吸收效率有明显提闻。
[0013]催化剂性能评价在柱型玻璃管反应器中进行，反应气体积空速(GHSV)为2500(?-1，催化剂用量5ml，反应在常温常压环境下进行
本发明以未处理氧化铝为对比催化剂，原料气NO浓度为50ppm，以空气为载气，反应温度25~30°C，相对湿度30~45%，测试时间为2h。经过约0.5h吸附饱和后，测定NO催化转化率为O~1%，基本无活性。
【具体实施方式】
[0014]下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。.[0015]实施例1: 称取0.005mol硝酸钡,将其溶解在5ml去离子水中；
称取3.25 g、20~40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，在马弗炉中450°C焙烧3h ；
分别称取0.025mol硝酸铜和硝酸锰，以金属离子:氯化铵=1:1 (摩尔比)的比例称取
0.05mol氯化铵，充分溶解成混合溶液，静置5h ；
将焙烧后的氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，再在200°C干燥16h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
[0015]将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为93%，2h内催化效果基本稳定。
[0016]实施例2:
称取0.005mol硝酸钡,将其溶解在5ml去离子水中；
称取3.25 g、20~40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，在马弗炉中450°C焙烧3h ；
分别称取0.01mol硝酸铜和硝酸锰，以金属离子:氯化铵=1:1 (摩尔比)的比例称取
0.02mol氯化铵，充分溶解成混合溶液，静置5h ；
将焙烧后的氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，再在200°C干燥16h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
[0017]将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为85%，2h内催化效果基本稳定。
[0018]实施例3:
称取0.005mol硝酸钡,将其溶解在5ml去离子水中；
称取3.25 g、20~40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，在马弗炉中450°C焙烧3h ；
分别称取0.01mol硝酸铜和0.025mol硝酸锰，以金属离子:氯化铵=1:1 (摩尔比)的比例称取0.035mol氯化铵，充分溶解成混合溶液，静置5h ；
将焙烧后的氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，再在200°C干燥16h，即可得到所述一氧化氮催化剂。[0019]将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为89%，2h内催化效果基本稳定。
[0020]实施例4:
称取0.0lmol硝酸钡,将其溶解在5ml去离子水中；
称取3.25 g、20?40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，在马弗炉中450°C焙烧3h ；
分别称取0.02mol硝酸铜和0.02mol硝酸锰，以金属离子:氯化铵=1:1 (摩尔比)的比例称取0.04mol氯化铵，充分溶解成混合溶液，静置5h ；
将焙烧后的氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，再在200°C干燥16h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
[0021]将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为95%，2h内催化效果基本稳定。
[0022]实施例5:
称取0.0025mol硝酸钡，将其溶解在5ml去离子水中；
称取3.25 g、20?40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，在马弗炉中450°C焙烧3h ；
分别称取0.025mol硝酸铜和0.025mol硝酸锰，以金属离子:氯化铵=1:1 (摩尔比)的比例称取0.05mol氯化铵，充分溶解成混合溶液，静置5h ；
将焙烧后的氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，再在200°C干燥16h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
[0023]将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为87%，2h内催化效果基本稳定。
[0024]实施例6:
称取0.0lmol硝酸钡,将其溶解在5ml去离子水中；
称取3.25 g、20?40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，在马弗炉中450°C焙烧3h ；
分别称取0.0lmol硝酸铜和0.0lmol硝酸锰，以金属离子:氯化铵=1:1 (摩尔比)的比例称取0.02mol氯化铵，充分溶解成混合溶液，静置5h ；
将焙烧后的氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸溃5h，然后120°C干燥8h，再在200°C干燥16h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
[0025]将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为83%，2h内催化效果基本稳定。
【权利要求】
1.一种一氧化氮催化氧化催化剂，其特征在于，该催化剂的质量百分比组分为:氧化铝含量50?80%，金属氧化物含量20?50%。
2.根据权利要求1所述一种一氧化氮催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于，以活性氧化铝粉末为载体、以氯化铵为助剂，首先等体积浸溃硝酸钡，干燥焙烧后二次等体积浸溃硝酸锰和硝酸铜，烧结后在氧化铝表面形成高活性金属氧化物，实现对一氧化氮的常温催化氧化。
3.根据权利要求1所述一种一氧化氮催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述硝酸钡的使用量相对氧化铝载体质量的占比为0.001?0.0035mol/g，硝酸铜、硝酸锰的使用量相对氧化铝载体质量的占比分别为0.004?0.008mol/g ； 其中硝酸锰或硝酸铜使用量不低于总量的30%。
4.根据权利要求1所述一种一氧化氮催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述氯化铵与锰离子(Mn2+)和铜离子(Cu2+)的摩尔量比为I?1.5:1。
5.根据权利要求1所述一种一氧化氮催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性氧化铝粉末浸溃硝酸钡时，焙烧温度为450°C，焙烧时间为3?5小时；浸溃硝酸铜、硝酸锰时干燥温度为200°C，干燥时间为12?16小时。
6.根据权利要求1所述一种一氧化氮催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述等体积是指预先测定氧化铝的吸水率，然后根据吸水率滴加所需体积的上述硝酸钡或硝酸锰与硝酸铜混合溶液。
【文档编号】B01J23/889GK103769153SQ201210396963
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月18日 优先权日:2012年10月18日
【发明者】张豪杰, 王发根, 刘爽, 董亚梅, 王婷, 何丹农 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司