一种宽温铈基脱硝催化剂的制备方法及用其制备的催化剂与流程

文档序号:33713615发布日期:2023-04-01 02:20阅读:129来源:国知局
一种宽温铈基脱硝催化剂的制备方法及用其制备的催化剂与流程

1.本发明涉及工艺烟气污染治理领域,具体涉及一种宽温铈基脱硝催化剂的制备方法及用其制备的催化剂。


背景技术:

2.氮氧化物(nox)是雾霾、酸雨等污染现象的成因之一,成为大气污染治理的重点对象。随着《大气污染防治行动计划》的实施和蓝天保卫战等战略计划的进行,工业烟气排放标准越来越严格。工业烟气治理使用最多的脱硝技术为scr技术,其核心为脱硝催化剂。目前商用的催化剂主要为钒基催化剂及铈基催化剂。虽然目前主要应用为钒基催化剂,但由于五氧化二钒具有毒性,而二氧化铈无毒环保,所以未来铈基催化剂将拥有更好的使用前景。
3.但是目前ce基脱硝催化剂存在着运用短板,ce基催化剂在低温下的活性较差问题,如公布号为cn111841526a的中国专利申请文献,公开了一种改性ce-ti中低温烟气脱硝催化剂粉体及其制备方法,该专利制备的ce-ti催化剂,在稀土含量高达8-15%的情况下在250℃以上才能达到90%以上的脱硝效率,同样存在在低温下活性较差的问题。


技术实现要素:

4.本发明所要解决的技术问题在于如何解决现有的铈基催化剂在低温下活性较差的问题。
5.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的:
6.一种宽温铈基脱硝催化剂的制备方法,包括以下步骤:
7.(1)batio
(3-x)hx
载体制备:将bah2与tio2按照一定的摩尔比混合,在氩气气氛下研磨后进行煅烧,然后切换氢气气氛再进行煅烧,得到黑色batio
(3-x)hx
载体a;
8.(2)混合前驱体溶液制备:将催化剂活性组份前驱体、助催化剂前驱体、助溶剂加入到去离子水中,得到混合前驱体溶液b;
9.(3)组分负载:将步骤(2)得到的前驱体溶液b加入到步骤(1)得到的载体a中,搅拌均匀,烘干得到固体c;
10.(4)催化剂煅烧:将步骤(3)得到的固体c在空气气氛中煅烧,即得宽温铈基脱硝催化剂。
11.有益效果:本发明通过选用具有优异nox吸附性能的batio3为对象,通过热力烧结反应的方式引入h—离子掺杂,制得了黑色的batio(3-x)hx粉体,并以batio(3-x)hx作为载体,与特定的混合前驱体溶液进行组分负载,煅烧,制得宽温ce基脱硝催化剂,提升了ce基催化剂的低温活性。
12.优选的,所述步骤(1)中的bah2与tio2粉体的颗粒粒度均小于2000目。
13.优选的,所述步骤(1)中bah2与tio2的摩尔比为1:1。
14.优选的,所述步骤(1)中研磨时间为0.5-1h。
15.优选的,所述步骤(1)中氩气气氛煅烧温度为500-600℃,时长4-6h。
16.优选的,所述步骤(1)中氢气气氛煅烧温度为600℃,时长为4-6h。
17.优选的,所述步骤(2)中催化剂活性组分前驱体为六水合硝酸铈、氯化铈、草酸铈中的一种。
18.优选的,所述步骤(2)中助催化剂前驱体为偏钨酸铵、七钼酸铵中的一种。
19.优选的,所述步骤(2)中助溶剂为草酸。
20.优选的,所述步骤(2)中催化剂活性组分前驱体(以ceo2计)的负载量(以载体为基准)为10-15wt%,助催化剂前驱体(以wo3或moo3计)的负载量(以载体为基准)为5-8wt%,
21.优选的,所述步骤(2)中助溶剂与助催化剂的质量比为2:1。
22.优选的,所述步骤(3)中烘干温度为60-80℃,烘干时间为12h。
23.优选的,所述步骤(4)中焙烧温度为450℃,焙烧时长2-4h。
24.本发明还提供一种采用上述方法制备的宽温铈基脱硝催化剂。
25.本发明的优点在于:
26.(1)本发明通过选用具有优异nox吸附性能的batio3为对象,通过热力烧结反应的方式引入h

离子掺杂,制得了黑色的batio
(3-x)hx
粉体,并以batio
(3-x)hx
作为载体,与特定的混合前驱体溶液进行组分负载,煅烧,制得宽温ce基脱硝催化剂,提升了ce基催化剂的低温活性。
27.(2)采用本发明的方法制备的ce基催化剂在ceo2负载量在10-15%的情况下在160℃时就可达到80%以上的脱硝效率,180℃达到100%脱硝效率,提升了ce基催化剂的低温活性。
附图说明
28.图1为本发明实施例1-4和对比例1中催化剂活性测定的结果对比图。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
30.实施例1:
31.一种宽温铈基脱硝催化剂的制备方法,包括以下步骤:
32.(1)batio
(3-x)hx
载体制备(以10g为基准):将bah2与tio2按照摩尔比1:1混合后,在氩气气氛下使用玛瑙研钵研磨0.5h后,放入管式炉中,并在氩气气氛下500℃煅烧6h,然后切换氢气气氛600℃煅烧4h,得到黑色batio
(3-x)hx
载体a;其中bah2与tio2粉体的颗粒粒度均小于2000目;
33.(2)混合前驱体溶液制备:按照ceo2负载量(以载体为基准)为10wt%、wo3负载量(以载体为基准)为5wt%、草酸与wo3质量比为2:1,称取适量草酸铈、偏钨酸铵、草酸加入10ml去离子水中,得到混合前驱体溶液b;
34.(3)组分负载:将步骤(2)得到的前驱体溶液b加入到步骤(1)得到的载体a中,搅拌
均匀,60℃烘干12h得到固体c;
35.(4)催化剂煅烧:将步骤(3)得到的固体c在空气气氛中450℃煅烧2h,即得宽温铈基脱硝催化剂。
36.将本实施例制得的宽温铈基脱硝催化剂(粒度200-100目)放置于石英管中,并于固定床中固定,通入模拟气体,升温测试催化剂性能。模拟的气体的组成为:no(1000ppm)、nh3(1000ppm)、o2(6vol.%)、n2为载气,总气流量1l/min,催化剂用量0.3g,测试温度为140-450℃,测试结果如图1所示。
37.实施例2:
38.一种宽温铈基脱硝催化剂的制备方法,包括以下步骤:
39.(1)batio
(3-x)hx
载体制备(以10g为基准):将bah2与tio2按照摩尔比1:1混合后,在氩气气氛下使用玛瑙研钵研磨1h后,放入管式炉中,并在氩气气氛下600℃煅烧4h,然后切换氢气气氛600℃煅烧6h,得到黑色batio
(3-x)hx
载体a;其中bah2与tio2粉体的颗粒粒度均小于2000目;
40.(2)混合前驱体溶液制备:按照ceo2负载量(以载体为基准)为15wt%、moo3负载量(以载体为基准)为8%、草酸与moo3的质量比为2:1,称取适量六水合硝酸铈、七钼酸铵、草酸加入10ml去离子水中,得到混合前驱体溶液b;
41.(3)组分负载:将步骤(2)得到的前驱体溶液b加入到步骤(1)得到的载体a中,搅拌均匀,80℃烘干12h得到固体c;
42.(4)催化剂煅烧:将步骤(3)得到的固体c在空气气氛中450℃煅烧4h,即得宽温铈基脱硝催化剂。
43.将本实施例制得的宽温铈基脱硝催化剂(粒度200-100目)放置于石英管中,并于固定床中固定,通入模拟气体,升温测试催化剂性能。模拟的气体的组成为:no(1000ppm)、nh3(1000ppm)、o2(6vol.%)、n2为载气,总气流量1l/min,催化剂用量0.3g,测试温度为140-450℃,测试结果如图1所示。
44.实施例3:
45.一种宽温铈基脱硝催化剂的制备方法,包括以下步骤:
46.(1)batio
(3-x)
hx载体制备(以10g为基准):将bah2与tio2按照摩尔比1:1混合后,在氩气气氛下使用玛瑙研钵研磨0.8h后,放入管式炉中,并在氩气气氛下550℃煅烧5h,然后切换氢气气氛600℃煅烧5h,得到黑色batio
(3-x)hx
载体a;其中bah2与tio2粉体的颗粒粒度均小于2000目;
47.(2)混合前驱体溶液制备:按照ceo2负载量(以载体为基准)为12%、wo3负载量(以载体为基准)为8%、草酸与wo3的质量比为2:1,称取适量氯化铈、偏钨酸铵、草酸加入10ml去离子水中,得到混合前驱体溶液b;
48.(3)组分负载:将步骤(2)得到的前驱体溶液b加入到步骤(1)得到的载体a中,搅拌均匀,70℃烘干12h得到固体c;
49.(4)催化剂煅烧:将步骤(3)得到的固体c在空气气氛中450℃煅烧3h,即得宽温铈基脱硝催化剂。
50.将本实施例制得的宽温铈基脱硝催化剂(粒度200-100目)放置于石英管中,并于固定床中固定,通入模拟气体,升温测试催化剂性能。模拟的气体的组成为:no(1000ppm)、
nh3(1000ppm)、o2(6vol.%)、n2为载气,总气流量1l/min,催化剂用量0.3g,测试温度为140-450℃,测试结果如图1所示。
51.实施例4:
52.一种宽温铈基脱硝催化剂的制备方法,包括以下步骤:
53.(1)batio
(3-x)hx
载体制备(以10g为基准):将bah2与tio2按照摩尔比1:1混合后,在氩气气氛下使用玛瑙研钵研磨1h后,放入管式炉中,并在氩气气氛下550℃煅烧6h,然后切换氢气气氛600℃煅烧6h,得到黑色batio
(3-x)hx
载体a;其中bah2与tio2粉体的颗粒粒度均小于2000目;
54.(2)混合前驱体溶液制备:按照ceo2负载量(以载体为基准)为15%、wo3负载量(以载体为基准)为6%、草酸与wo3的质量比为2:1,称取适量六水合硝酸铈、偏钨酸铵、草酸加入10ml去离子水中,得到混合前驱体溶液b;
55.(3)组分负载:将步骤(2)得到的前驱体溶液b加入到步骤(1)得到的载体a中,搅拌均匀,60℃烘干12h得到固体c;
56.(4)催化剂煅烧:将步骤(3)得到的固体c在空气气氛中450℃煅烧2h,即得宽温铈基脱硝催化剂。
57.将本实施例制得的宽温铈基脱硝催化剂(粒度200-100目)放置于石英管中,并于固定床中固定,通入模拟气体,升温测试催化剂性能。模拟的气体的组成为:no(1000ppm)、nh3(1000ppm)、o2(6vol.%)、n2为载气,总气流量1l/min,催化剂用量0.3g,测试温度为140-450℃,测试结果如图1所示。
58.对比例1:
59.一种铈基脱硝催化剂的制备方法,包括以下步骤:
60.(1)混合前驱体溶液制备:按照ceo2负载量为15%、wo3负载量为8%、草酸与wo3的质量比为2:1,称取适量草酸铈、偏钨酸铵、草酸加入10ml去离子水中,得到混合前驱体溶液b;
61.(2)组分负载:将步骤(1)得到的前驱体溶液b加入到10g市售batio3载体a中,搅拌均匀,60℃烘干12h得到固体c;
62.(3)催化剂煅烧:将步骤(2)得到的固体c在空气气氛中450℃煅烧2h,即得铈基脱硝催化剂。
63.将本对比例制得的铈基脱硝催化剂(粒度200-100目)放置于石英管中,并于固定床中固定,通入模拟气体,升温测试催化剂性能。模拟的气体的组成为:no(1000ppm)、nh3(1000ppm)、o2(6vol.%)、n2为载气,总气流量1l/min,催化剂用量0.3g,测试温度为140-450℃,测试结果如图1所示。
64.从图1中可以看出,以bah2与tio2为原料通过调变制备条件制得的以batio
(3-x)hx
载体的负载型钒钨脱硝催化剂较以市售batio3为载体的钒钨脱硝催化剂相比,表现出更低温度的脱硝活性,且脱硝温度窗口范围更宽。
65.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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