一种Sm改性的多功能Cu基催化剂的制备方法及其应用

本发明属于环境保护，具体涉及一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法及其应用。

背景技术：

1、

2、氮氧化物(nox)和一氧化碳(co)是常见的有毒气体和空气污染物。它们主要来自机动车辆尾气等移动源和发电厂等固定源的烟道气。过量的nox排放会造成酸雨、光化学雾霾等环境问题。co主要与人体内的血红蛋白结合，引起头晕和疲劳等症状。严重者可导致死亡。nox和co不仅对环境造成影响，还对人类健康造成不可逆转的伤害。氨（nh3）是环境中污染物之一，主要来自于氮肥的生产、以及石油的炼制、脱氧的过程。此外，在对nox排放要求严格的情况下，将过量的nh3注入到scr反应体系中，未反应的nh3就被排放到大气中，对环境造成不可逆转的伤害，从而直接或间接地对人体的健康造成伤害。为此，我们必须采取必要的措施，来缓解nox、co和nh3对环境以及人体健康造成的危害。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法及其应用，以nh3-scr、co氧化、nh3-scr耦合co氧化和nh3-sco为研究方向，设计了高性能sm改性的cu基催化剂，高效脱除nox、co和nh3等污染物。该催化剂与目前市场上的催化剂相比，催化性能高于大多数cu基催化剂。新型催化剂是一种有潜力的催化剂，实现了单一催化剂上脱除多种大气污染物的目的。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法，包括如下步骤：

4、第一步，按比例分别称取cu(ch3coo)2、sm(no3)3•6h2o和钛酸四丁酯；

5、第二步，按比例称取正丁醇、冰醋酸和去离子水快速搅拌，得到混合溶液；

6、第三步，将cu(ch3coo)2加入第二步中搅拌状态下的混合溶液中继续搅拌，待cu(ch3coo)2全部溶解后，超声，得到混合溶液；

7、第四步，将sm(no3)3•6h2o加入第三步超声后的混合溶液中，快速搅拌，待全部溶解后，超声，得到混合溶液；

8、第五步，将钛酸四丁酯缓慢滴加到第四步所得的混合溶液中，快速搅拌，超声，得到混合溶液；

9、第六步，将第五步得到的混合溶液在恒温干燥箱中干燥，随后进行球磨；

10、第七步，球磨后的样品进行焙烧，焙烧后冷却至室温，即得到催化剂，记为xsmcu/tio2，x为sm(no3)•6h2o和cu(ch3coo)2的摩尔比。

11、进一步地，第一步中所述cu(ch3coo)2的用量为0.00014mol-0.000283mol， sm(no3)3•6h2o的用量为0.000282-0.0085mol，钛酸四丁酯的用量为9.6ml。

12、进一步地，第二步中所述正丁醇的用量为25.2ml，冰醋酸的用量为2.8ml，去离子水的用量为2.4ml，搅拌1-2h。

13、进一步地，第三步中所述搅拌时间为0.5-1h，超声时间为1-2h。

14、进一步地，第四步中所述搅拌时间为0.5-1h，超声时间为1-2h。

15、进一步地，第五步中所述搅拌时间为3-5 h，超声时间为1-2 h。

16、进一步地，第六步中所述干燥温度为105-120℃，干燥时间为12h，干燥完成后，球磨2-4h。

17、进一步地，第七步中所述焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为4-8h。

18、一种sm改性的多功能cu基催化剂应用于nh3-scr以及nh3-scr耦合co氧化、nh3-sco，脱除nox、co和nh3。

19、本发明的有益效果如下：

20、本发明的催化剂以cu(ch3coo)2、sm(no3)3•6h2o和钛酸四丁酯为原料，采用溶胶-凝胶法进行制备。sm物种的原位掺杂使得cusmoti新型催化剂，以cu+-sm3+-ov-ti4+不对称活性位点的形式存在。本发明的优点是：不对称活性位点的成功构建促进了cu+含量的提升，产生丰富的氧空位，加速了反应过程中的氧化还原循环。此外，与传统的铜基催化剂上8.4 %铜的分散度相比，新型催化剂上铜的分散度高达75.0 %，显著提高了催化剂的催化性能。该催化剂是一种有潜力的催化剂，为未来有效处理大气污染物提供了一种高效的方法。

技术特征：

1.一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法，其特征在于：第一步中所述cu(ch3coo)2的用量为0.00014mol-0.000283mol， sm(no3)3•6h2o的用量为0.000282-0.0085mol，钛酸四丁酯的用量为9.6ml。

3.根据权利要求1所述的一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法，其特征在于：第二步中所述正丁醇的用量为25.2ml，冰醋酸的用量为2.8ml，去离子水的用量为2.4ml，搅拌1-2h。

4.根据权利要求1所述的一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法，其特征在于：第三步中所述搅拌时间为0.5-1h，超声时间为1-2h。

5.根据权利要求1所述的一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法，其特征在于：第四步中所述搅拌时间为0.5-1h，超声时间为1-2h。

6.根据权利要求1所述的一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法，其特征在于：第五步中所述搅拌时间为3-5 h，超声时间为1-2 h。

7.根据权利要求1所述的一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法，其特征在于：第六步中所述干燥温度为105-120℃，干燥时间为12h，干燥完成后，球磨2-4h。

8.根据权利要求1所述的一种sm改性的多功能cu基催化剂的制备方法，其特征在于：第七步中所述焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为4-8h。

9.一种利用权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备的sm改性的多功能cu基催化剂应用于nh3-scr以及nh3-scr耦合co氧化、nh3-sco，脱除nox、co和nh3。

技术总结
本发明的目的在于提供一种Sm改性的多功能Cu基催化剂的制备方法及其应用，属于环境保护技术领域，该催化剂以Cu(CH<subgt;3</subgt;COO)<subgt;2</subgt;、Sm(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;•6H<subgt;2</subgt;O和钛酸四丁酯为原料，采用溶胶‑凝胶法进行制备。Sm物种的原位掺杂使得CuSmOTi新型催化剂，以Cu<supgt;+</supgt;‑Sm<supgt;3+</supgt;‑O<subgt;v</subgt;‑Ti<supgt;4+</supgt;不对称活性位点的形式存在。不对称活性位点的成功构建促进了Cu<supgt;+</supgt;含量的提升，产生丰富的氧空位，加速了反应过程中的氧化还原循环。与传统的铜基催化剂上8.4%铜的分散度相比，新型催化剂上铜的分散度高达75.0%，显著提高了催化剂的催化性能。该催化剂是一种有潜力的催化剂，为未来有效处理大气污染物提供了一种高效的方法。

技术研发人员：刘俊,吕登科,刘晓庆,李艳春,郭华,王影,张国杰
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10