一种用于低温选择性催化氧化逃逸氨催化剂的制备方法

本发明属于环境工程领域，主要用于解决nh3-scr技术中的氨逃逸问题，具体涉及一种用于选择性催化氧化低浓度氨气的催化剂及其制备方法。

背景技术：

0、技术背景

1、nox是大气污染物的主要成分之一，nh3-scr法作为脱硝的主要工艺，其不可避免的会产生一定的氨逃逸。若逃逸氨和烟气中的一些酸性物质(如二氧化硫)等反应，则会进一步生成硫酸铵盐等细颗粒物，对脱硫脱硝装置造成一定的腐蚀和堵塞；若逃逸氨释放到大气中，不仅会对环境产生一定的危害，促进酸雨、雾霾等现象的产生，还会对人体健康产生一定的危害。除脱硝工艺中会产生一定的氨逃逸外，在工业其他方面，如氨法脱硫工艺中，以及肥料、液氨等生产过程中，也会有氨气的排放；另外，在农业、畜牧业、室内装修等方面，也有氨气的产生和释放。

2、基于氨的广泛来源和其对人体、环境等的危害，目前国家对氨排放控制标准愈加严格，对逃逸nh3的治理也尤为重视。而目前的nh3-scr技术可以在低温条件下(200℃左右)实现高效脱硝，因此对逃逸nh3的治理也应尽量控制在低温条件下。nh3去除技术主要包括选择性催化氧化(sco)法、吸附法、吸收法等。其中，nh3-sco法具有脱氨效率高、工艺简单、反应迅速、反应温度低且能耗小等特点，是目前最受关注的nh3减排技术之一。

3、有专利提出了在低温条件下利用nh3-sco法解决nh3逃逸问题，如发明专利cn111068764b提供了一种用于柴油车尾气的nh3-sco催化剂及其制备方法，其制备得到的co-cu/beta催化剂在250-400℃内有较高的去除nh3的能力；另外，发明专利cn109289889b提供了一种含氮有机物电子助剂改性的pt基氨氧化催化剂及其制备方法，在230℃时达到了将近100％的转化率。该专利未提及催化剂的n2选择性，若催化后产生no、no2、n2o等气体，会造成二次污染。

技术实现思路

1、为解决低温(200℃)下催化活性仍较差、活性和n2选择性难以同时提高等技术问题，本发明提供一种用于选择性催化氧化逃逸nh3的催化剂及其制备方法，具有200-320℃温度区间内催化活性好、n2选择性较高等优势，对于解决nh3-scr脱硝时的nh3逃逸问题，具有重要的实际应用意义。催化剂由贵金属元素和铜铁复合金属氧化物组成。主要是通过将具有良好低温活性的贵金属元素和具有高n2选择性的过渡金属氧化物结合起来，使催化剂达到低温活性好、n2选择性高的目的。

2、本发明提供的选择性催化氧化逃逸nh3催化剂的制备方法，是通过以下步骤实现的：

3、(1)首先分别称取铜、铁金属元素的前驱体，在去离子水中混合溶解，得到混合盐溶液，混合过程可以使用超声搅拌、加热等手段，将混合盐溶液搅拌至粘稠状。其中搅拌转速为150-300r/min，搅拌时间为2-5h，加热温度为60-80℃；

4、(2)将步骤(1)所得粘稠状样品进行干燥、焙烧、研磨，得到铜铁复合金属氧化物粉末。其中干燥温度为90-120℃，焙烧温度为350-550℃，焙烧时间为2-5h。

5、(3)称取贵金属元素的前驱体，在去离子水中溶解配制得到贵金属盐溶液备用。

6、(4)量取步骤(3)中的贵金属盐溶液，然后加入步骤(2)中制备得到的铜铁复合金属氧化物，在超声、加热条件下进行搅拌，直至粘稠状。其中搅拌转速为150-300r/min，搅拌时间为2-5h，加热温度为60-80℃。

7、(5)将步骤(4)所得粘稠状样品进行干燥、焙烧、研磨筛分，得到目标选择性催化氧化逃逸nh3催化剂。其中干燥温度为90-120℃，焙烧温度为350-550℃，焙烧时间为2-5h。

8、所述步骤(1)中铜元素前驱体为硝酸铜、乙酸铜、氯化铜、硫酸铜等中的一种或两种及以上，铁元素前驱体为硝酸铁、乙酸铁、氯化铁、硫酸铁等中的一种或两种及以上，铜铁元素的质量比为1:5-5:1；

9、所述步骤(3)中贵金属元素包含但不限于金、银、铂、钯等中的一种或两种及以上，使得贵金属元素在铜铁复合金属氧化物上的负载量为0.1wt％-10wt％；贵金属元素前驱体为硝酸盐、乙酸盐、氯化物、硫酸盐等中的一种或两种及以上。

10、所得催化剂用于nh3催化氧化，催化氧化后的气体为n2，催化反应的温度为200-260℃尤其低温200℃。

11、本发明提供的催化剂具有以下优势：

12、(1)本发明提供了一种nh3-sco的催化剂的制备方法，制备工艺简单，适用于实际应用。

13、(2)催化剂活性评价测试结果显示，本发明所提供的催化剂具有较好的低中温(200-260℃尤其低温200℃条件更优于其他催化剂)活性和n2选择性，满足nh3、nox、n2o等气体的排放控制要求。

技术特征：

1.一种用于低温选择性催化氧化逃逸氨催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)，混合过程使用超声搅拌、加热等手段种蒜种的一种或几种，将混合盐溶液搅拌至粘稠状。其中搅拌转速为150-300r/min，搅拌时间为2-5h，加热温度为60-80℃。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)干燥温度为90-120℃，焙烧温度为350-550℃，焙烧时间为2-5h。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)，在超声、加热条件下进行搅拌，直至粘稠状；其中搅拌转速为150-300r/min，搅拌时间为2-5h，加热温度为60-80℃。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)干燥温度为90-120℃，焙烧温度为350-550℃，焙烧时间为2-5h。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中铜元素前驱体为硝酸铜、乙酸铜、氯化铜、硫酸铜等中的一种或两种及以上，铁元素前驱体为硝酸铁、乙酸铁、氯化铁、硫酸铁等中的一种或两种及以上，铜铁元素的质量比为1:5-5:1。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中贵金属元素包含但不限于金、银、铂、钯等中的一种或两种及以上，使得贵金属元素在铜铁复合金属氧化物上的负载量为0.1wt％-10wt％；贵金属元素前驱体为硝酸盐、乙酸盐、氯化物、硫酸盐等中的一种或两种及以上。

8.按照权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的催化剂。

9.按照权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的催化剂的应用，用于逃逸nh3催化氧化，催化氧化后的气体为n2，催化反应的温度为200-260℃尤其低温200℃。

技术总结
一种用于低温选择性催化氧化逃逸氨催化剂的制备方法，属于催化领域。催化剂包含贵金属元素和过渡金属氧化物，其中贵金属元素包含但不限于金、银、铂、钯等中的一种或两种及以上，其负载量为0.1％‑10％，过渡金属包含铜、铁两种元素，其质量比为1:5‑5:1。制备方法为：首先分别称取铜、铁元素的前驱体，经过溶解、水浴加热、超声搅拌后，烘干焙烧，得到铜铁复合金属氧化物；再量取贵金属的前驱体溶液，称取制备好的铜铁复合金属氧化物，采用浸渍法，经过溶解、水浴加热、超声搅拌后，烘干焙烧，得到目标催化剂。本发明所得催化剂具有良好的低温活性和N2选择性，可用于解决NH3‑SCR脱硝过程中低浓度NH3逃逸问题。

技术研发人员：樊星,郭瑞雪,李双叶,蔡建宇,刘家胜,张艳丽
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11