净化的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种高活性的过渡金属修饰的Cu/CeO2型催化剂用于火电厂和硝酸厂排放的氮氧化物净化。该催化剂在较宽的空燃比范围内均表现高的NOx净化活性，且可操作窗口较宽。所制备的催化剂以有序介孔Si为模板剂，主要包含KIT-6，过渡金属Fe,Co和Mn中的一种或多种组成及10wt％Cu和70wt％CeO2。催化剂在100ppm SO2条件的抗硫性能优于目前的传统的Cu/zeolite型的SCR催化剂。本发明提供催化剂的净化效果优于传统NOx净化催化剂。且制备工艺简单，操作方便，成本低，NOx转化率高，具有明显的工业应用价值。
【专利说明】过渡金属修饰的01|/(^02有序介孔材料用于固定源中的NOx净化
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米【技术领域】，具体涉及一种有序介孔的过渡金属修饰的纳米催化剂应用于固定源中的发电厂和硝酸厂等排放的氮氧化物净化。
【背景技术】
[0002]火电厂和硝酸厂等固定源产生的氮氧化物(NOx)是主要大气污染物之一，其对环境和人类健康造成的不利影响日益严重。目前氨气选择性催化还原被认为最为有效的消除固定源排放的NOx的方法之一，目前，用NH3作还原剂，在V2O5-T12-WO3催化剂作用下选择性催化还原废气中的NOx使之生成N2的方法在国外已经成功应用于治理固定源污染如硝酸厂尾气、发电厂烟道气、重油锅炉废气等。虽然NH3选择性催化还原NOx已经在工业上得到了广泛的应用，但是它也有其缺点，主要包括:NH3对管路和设备的要求高，价格昂贵，NH3的腐蚀性强，易泄露和排入大气会造成二次污染，催化剂易SO2中毒及钒剧毒等系列难题。此夕卜，SCR催化剂常常放置在烟气脱硫和除尘之后，由于此时的实际烟气温度低于200°C，而钒基催化剂的活性区间主要在250-400°C。因此如何开发有效的低温抗SO2中毒的SCR催化剂迫在眉睫。
[0003]H2可以在较低的温度下高效地还原N0X，并且该方法极有可能应用于固定源中排放的NOx净化，且氢气是一种廉价易得的清洁还原剂。此外H2-SCR反应历程较简单，反应所需的温度较低。因此H2作为NOx净化的还原剂已经广泛受到关注。近年来，过渡金属氧化物因价格低廉及优异的NOx净化性能而被众多学者研究，由于普通的共沉淀法制备的过渡金属氧化物催化剂的比表面积较小，而通过采用模板剂制备该系列催化剂的策略，有望获得高比表面积的催化剂，从而为催化剂提供更多的活性中心。
[0004]本发明的目的是提供一种低温、高活性、抗SO2中毒的廉价催化剂，该催化剂主要应用固定源排放的NOx净化，且在较宽的空燃比范围内均表现高的NOx净化活性，且可操作窗口为 200-400°C。
[0005]本发明提供了的用于火电厂和硝酸厂等固定源中排放的氮氧化物净化的催化剂，包含KIT-6，Cu, CeO2及过渡金属Fe，Co和Mn。所述催化剂的比表面积为140_190m2/g。
[0006]所述催化剂的制备采用如下方式:(I)将一定量的Cu，Ce的硝酸盐，溶解在一定量的乙醇溶液中。(2)添加过渡金属Fe，Co和Mn的硝酸盐中的一种到上述溶液中。(3)添加KIT-6模板剂到上述溶液中，室温继续搅拌25h。(4)将上述(3)搅拌后的溶液，烘干和焙
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【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为各样品在不同温度点的NO转化率【具体实施方式】
[0008]本发明用于火电厂和硝酸厂等固定源中排放的NOx净化，可以以颗粒形式使用，也可以作为涂层负载于堇青石等蜂窝状的载体上制备成整体式多孔式催化剂。
[0009]下面结合实施例更具体的对本发明的催化剂加以说明，但这些实施例对本发明的范围无任何限制。
[0010]实施例1
[0011]以KIT-6为模版合成1wt % Cu/70wt% Ce/20wt% Co,原料皆为硝酸盐。具体为:称取: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，在室温下(25°C左右)搅拌lh，加入0.5g硅的模板KIT-6，继续搅拌至干燥。放入烘箱120°C处理24h，接着入马弗炉焙烧，以1°C /min的升温速率升到400°C，在400°C下处理4h。经过以上步骤合成的样品标记为 CulOCeCo(20)-KIT-6。
[0012]实施例2
[0013]以KIT-6 为模版合成 1wt % Cu/70wt % Ce/20wt % Mn。称取: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,在室温下(25°C左右)搅拌Ih,加入0.5gKIT_6,继续搅拌至干燥。放入烘箱120°C处理24h，接着入马弗炉焙烧，以1°C /min的升温速率升到400°C，在400°C下处理4h。经过以上步骤合成的样品标记为CulOCeMn (20)-KIT-6
[0014]实施例3
[0015]以KIT-6 为模版合成 1wt % Cu/70wt % Ce/20wt % Fe。称取: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，在室温下(25°C左右)搅拌lh，加入0.5gKIT-6，继续搅拌至干燥。放入烘箱120°C处理24h，接着入马弗炉焙烧，以1°C/min的升温速率升到400°C，在400°C下处理4h。
[0016]经过以上步骤合成的样品标记为CulOCeFe (20)-KIT-6
[0017]下面对实施例催化剂的性能进行评价
[0018]测试I (不同温度下催化剂对NOx转化率)
[0019]分别采用实施例1-3的催化剂及目前工业上普遍使用的Cu/zeolite催化剂各0.5克，空速7500(^1,在连续流动微型固定床上进行NOx储存和还原测定，尾气中NOx浓度变化通过化学发光NO-NO2-NOx分析仪检测(Thermo，421-HL)，N2的选择性通过GC7820A，反应气体组成为:500ppm NO, 2vol% O2, 3.5vol % H2 及 N2 为平衡气。分别在 100°C，150。。，200°C,250°C，30(TC，350°C，400°C下测定催化剂对NOx的转化效果，测试结果见说明书图1，并列出对比样Cu/zeolite的活性。
[0020]从图1可以看出，所述的催化剂过渡金属修饰的有序介孔Cu/Ce02样品的NOx转化率均优于目前普遍使用的Cu/zeolite，尤其是低温100_250°C间。
【权利要求】
1.一种用于氮氧化物净化的催化剂，其特征是:该催化剂包含0602和1(11'-6模板及过渡金属中的一种或多种组成。
2.根据权利要求1所述的氮氧化物净化催化剂，其特征在于:所述催化剂第一层模板剂主要包含1(11-6 ；所述催化剂第二层为在第一层基础上，负载&1，0602及？6，00和胞中的一种。
3.根据权利要求3所述的氮氧化物净化催化剂，其特征在于:所述催化剂的比表面积为 140-190^/80
4.权利要求1所述催化剂的制备方法，包括如下步骤: (1)将一定量的00的硝酸盐，溶解在一定量的乙醇溶液中。 (2)添加过渡金属？6，00和胞的硝酸盐中的一种到上述溶液中。 (3)添加1(11-6模板剂到上述溶液中，室温继续搅拌25匕。 (4)将上述(3)搅拌后的溶液，烘干和焙烧。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述的硝酸盐溶解在一定量的乙醇溶液中，在室温下搅拌1-处。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述的烘干温度为801，焙烧温度为350-4001，时间为4-611，升温速率为加化。
7.权利要求1所述的催化剂应用于火电厂和硝酸厂等固定源中的氮氧化物净化。
【文档编号】B01J23/83GK104437512SQ201410610363
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月2日 优先权日:2014年11月2日
【发明者】文武, 王秀云, 王瑞虎 申请人:中国科学院福建物质结构研究所