本发明涉及一种低温多孔复合氧化物脱硝催化剂的制备方法及其产品和应用,适用于环境污染物no的选择性催化还原,在环境净化领域具有应用前景。
背景技术:
nox是大气中常见的主要污染物,作为一次污染物,会对任何动植物造成多种直接危害,而且no还可通过光化学氧化作用转化为no2,继而形成硝酸和亚硝酸,是酸雨的主要贡献者。而nox-scr技术是世界上应用最广泛、最为成熟且最有效的烟气脱硝技术,其中低温scr脱销工艺是近期国内外该领域研究的热点,由于其运行温度较低,可以将脱销反应设备置于尾气净化的尾部,烟气在经过除尘和脱硫设备之后,极大的降低了粉尘等物质对催化剂的冲蚀和毒化作用,环境相对干净,并且无需对烟气进行再加热,但是在低温温度段,可利用的催化剂种类较少,脱销活性受限,因此,开发较高低温脱销效率的低温催化剂具有重要意义。
对于低温脱硝催化剂,在诸多的活性物质中,mnox的研究最为广泛,其表面有多种不同的表面活性氧用以完成催化循环,从而在很大程度上提高了低温催化效率,但是,一般地,mn基催化剂在得到较高脱硝效率时,其反应温度均在100℃上,而将脱硝设备置于除尘和脱硫设备之后,为避免重复加热,反应温度需控制在100℃以下,现有的催化剂均不能满足该要求。
技术实现要素:
针对目前技术中催化剂低温(<100℃)活性不佳的问题,本发明目的在于提供一种低温多孔复合氧化物脱硝催化剂的制备方法。
本发明的再一目的在于:提供一种上述方法制备的低温多孔复合氧化物脱硝催化剂产品。
本发明的又一目的在于:提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现:一种低温多孔复合氧化物脱硝催化剂的制备方法,其特征在于,催化剂的分子式为nixmn1-x;0.3≤x≤0.9,x为摩尔数;该催化剂具有多孔结构和高比表面积,无需加致孔剂,仅以沉淀剂草酸造孔,并且无需调节ph值,无需加入乙醇等溶剂,仅以去离子水作为唯一溶剂,具体步骤如下:
步骤1,将镍和锰前驱体加入到去离子水中,室温搅拌至完全溶解,边搅拌边加入草酸,继续搅拌12-24小时,其中,草酸的摩尔数是金属总摩尔数的1.0-1.2倍;
步骤2,将步骤1中的悬浮液进行抽滤与洗涤,直至滤液为中性;
步骤3,将步骤2得到的固体放入60-100℃烘箱中,干燥12-24小时,将其研磨成粉末;
步骤4,将步骤3的粉末在350-550℃焙烧3-6小时,得到nixmn1-x催化剂粉末。
在上述方案基础上,所述的镍前驱体为硝酸镍,硫酸镍中的一种,所述的锰前驱体为硝酸锰,醋酸锰中的一种。
本发明提供一种由上述任意一项所述制备方法得到低温多孔复合氧化物脱硝催化剂产品。
本发明还提供一种低温多孔复合氧化物脱硝催化剂产品在nh3-scr反应中的应用。
nh3-scr反应条件如下:反应温度25-300℃,气体总流量500ml/min,反应气组成为100-500ppm一氧化氮,100-500ppm氨气,3-10%氧气,其余为氮气。
或者,nh3-scr反应条件为:反应温度25-100℃,气体总流量500ml/min,反应气组成为100-500ppm一氧化氮,100-500ppm氨气,3-10%氧气,其余为氮气。
本发明提供了一种合成过程简单,原料易得的制备技术,该技术对nox-scr脱硝在低温(<100℃)下具有较好的应用。该催化剂产品具有多孔结构和高比表面积,本发明仅采用去离子水作为唯一溶剂,无需调节ph值,无需加致孔剂,仅以沉淀剂草酸造孔,经过搅拌,抽滤,焙烧等过程即可得到低温多孔复合氧化物脱硝催化剂
本发明具有以下优点:
(1)制备催化剂所用的原料易得、仅采用常规可溶性盐和沉淀剂,仅采用去离子水作为唯一溶剂。
(2)制备过程中不需要通过酸碱等调节ph值,工艺较为简单。
(3)制备的催化剂具有多孔结构和高比表面积,比表面积最高可达85m2/g,并且在较低温度(<100℃)时具有较高的脱销效果。
附图说明
图1为本发明实施例1~4中所述催化剂的nh3-scr反应活性图,其中圆形为实施例1,正三角形为实施例2,倒三角形为实施例3,斜三角形为实施例4;
图2为实施例1的tem图片。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行详细说明: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具体操作过程,但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
称取5.23克硝酸镍,15.0克硝酸锰,加入到80毫升去离子水中,室温搅拌至完全溶解,边搅拌边加入8.32克草酸,继续搅拌24小时,然后抽滤洗涤,直至滤液为中性,然后将得到的固体放入70℃烘箱中干燥12小时,将其研磨成粉末,然后将粉末在450℃焙烧4小时,得到ni0.3mn0.7粉末催化剂,其tem图2所示,比表面积为85m2/g。图2为本实施例1的tem图片。
实施例2
与实施例1相比较,不同的是硝酸镍的质量为8.72克,硝酸锰的质量为10.7克,其他操作条件与实施例1相同,得到ni0.5mn0.5粉末催化剂,比表面积为69m2/g。
实施例3
与实施例1相比较,不同的是硝酸镍的质量为12.2克,硝酸锰的质量为6.44克,其他操作条件与实施例1相同,得到ni0.7mn0.3粉末催化剂,比表面积为54m2/g。
实施例4
与实施例1相比较,不同的是硝酸镍的质量为15.7克,硝酸锰的质量为2.15克,其他操作条件与实施例1相同,得到ni0.9mn0.1粉末催化剂,比表面积为33m2/g。
测试例
各取新鲜制得的催化剂分别装在石英反应管中。测试温度从室温-300℃,先从室温直接升到50℃,之后每隔25℃取一个测试点,在每个测试点各保持10分钟。一氧化氮的转化率如图1本发明实施例1~4中所述催化剂的nh3-scr反应活性图所示,从图中可以看出,当镍和锰的摩尔比为3:7时,得到的催化剂活性最佳,75-275℃时,均可达到90%以上。