一种用于富氧条件下丙烷选择性催化还原氮氧化合物的催化剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境污染控制技术、移动源尾气净化等领域。具体涉及一种在富氧条 件下选择性催化还原氮氧化合物的负载银催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的不断高速增长和机动车产量和保有量显著增加，排放的NOx已经 成为大中城市空气污染物的首要来源之一。NOx作为大气主要污染物之一，包括Ν0、Ν02、Ν 20、 队03和N 204。NOx^导致温室效应、臭氧层破坏、酸雨和光化学烟雾的形成，对环境和人体健 康造成了严重威胁。因此，排放控制已成为目前大气环保技术领域中一个研宄的热 点。
[0003] 目前，选择性催化还原技术（SCR)被视为NOjf化净化最为有效的方法之一。其原 理是在一定的温度范围和催化剂的作用下，通过添加合适的还原剂将N0x选择性地还原为 无毒害的队和H 20,实现NOx催化脱除，SCR技术因具有高的脱硝效率、N 2选择性和良好的经 济性，已在固定源脱硝方面得到了大规模的应用。根据还原剂的种类，其又可分为nh3-scr、 HC-SCR 等。
[0004] 对于HC-SCR反应，AgAl2O3催化剂不仅具有较高的氮氧化合物选择性还原性能， 而且具有较强的催化稳定性。但在以低烷烃或者烯烃为还原剂时，操作窗口较窄。
[0005] CN02157917公开了一种用来净化富氧条件下尾气中氮氧化物的催化剂，可同时选 择性地还原除去稀薄燃烧尾气中氮氧化物及氧化除去未完全燃烧的有机物和一氧化碳。该 催化剂由担持在多孔性无机物载体上的银组分、贵金属组分和其他金属组分构成。其特征 在于，前述贵金属组分可以是下列的贵金属群中至少一种，前述其他金属组分可以是下列 的其他金属群中至少一种。贵金属群：金、铂、钯、铑、铱、钌；其他金属群：铁、铜、钛、锆、钡、 锡、鹤、锌、钼、铺、铯、镧、妈。
[0006] CN02100669公开了一种用来净化燃烧尾气的催化剂，可同时选择性地还原除去 稀薄燃烧尾气中氮氧化物及氧化除去未完全燃烧的碳氢化合物和一氧化碳，该催化剂由 0. 1 - 17% (金属元素重量换算值）的银组分担持在多孔性无机氧化物载体上构成。银组 分可以是银和银的氧化物以及任何一种无机盐的形式而不改变其作用。
[0007] CN201210156139发明涉及一种用于富氧条件下丙烯选择性催化还原负载银 催化剂，活性组分为Ag2SO4，载体为3102或TiO 2改性的氧化铝，催化剂采用浸渍法制备。
[0008] 大量研宄表明，AgAl2O3催化剂对HC-SCR表现出良好的活性。但如何进一步提高 该催化剂的活性，是目前研宄的难点和热点。研宄多集中在Ag的担载量、反应气氛等对催 化剂反应性能的影响。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种用于富氧条件下选择性催化还原氮氧化合物的Ag/ Sm2O3AiO2-Al2O3 催化剂。
[0010] 与已有技术相比，本发明具有的实质性特点是：（1)根据本发明制备的Ag/Sm203/ TiO2-Al2O3催化剂相较于AgztiO2-Al 2O3催化剂具有更高的氮氧化合物净化性能；（2)此催 化剂具有更宽的操作窗口；（ 3 )采用浸渍法制备催化剂，制备方法简单，重复性好，成本低， 便于大规模的工业化使用。
[0011] 本发明的原理是通过引入助剂Sm2O3，可增加催化剂表面酸性和调节Ag与载体的 相互作用，进一步调节活性物种的存在状态，提高催化剂对氮氧化合物的净化性能。
[0012] 本发明的催化剂主要由活性组分、载体和助剂三部分组成，其中活性组分为Ag，其 重量含量为0.5 % ~ 10 %。载体为TiO2改性的Al2O3，其重量含量为1 % ~ 10 %。助剂为 Sm2O3，其重量含量为0. 1% ~ 10 %。
[0013] 本发明的催化剂制备的技术路线是：采用浸渍法，以硝酸银和硝酸钐的混合水溶 液为前驱体，加入TiO2改性的氧化铝载体，在20 ~ 80°C下浸渍1 ~ 12小时，经干燥，200 ~ 800°C焙烧，制得 Ag/Sm203/Ti02_Al203催化剂。
[0014] 本发明所述催化剂对C3H8-SCR反应的活性采用固定床反应器评价，采用450 ppm 的N0、900 ppm的C3H8、7% 02和Ar为反应气，在200-600°C范围内对催化剂进行性能评价， 采用氮氧化合物分析仪检测并计算NOxR化率。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过实施例对本发明予以进一步地说明，但决不是限制本发明的范围。
[0016] 【实施例1】 称量0. 235g硝酸银溶于去离子水中，然后分别加入3g含5%1102的Al 203, 20°C下浸渍 6小时，后将其放入IKTC的烘箱中干燥24小时，干燥完毕后放入马弗炉中600°C焙烧5小 时，制备5% AgAiO2-Al2O3催化剂。
[0017] 活性测试：采用固定床反应器，反应气体组成：NO = 450ppm，C3H8 = 900ppm，O2 = 7%，Ar作为平衡气。反应气体总流量320 cm3/min。在200 ~ 600 °C温度范围内对催化剂 上HC-SCR的活性进行测试。使用Model 42i_HS型NOx浓度分析仪（Thermo-Scientific) 检测NOx的转化率和FULI 9790型色谱(浙江福立分析仪器有限公司）检测C3H8的转化率。
[0018] 【实施例2】 在实施例1中添加助剂，将硝酸银与硝酸钐同时溶于去离子水中（Sm重量含量为 〇· 5%)，其余各步相同，制得5%Ag/0. 5% Sm2O3AiO2-Al2O3催化剂。
[0019] 【实施例3】 在实施例1中添加助剂，将硝酸银与硝酸钐同时溶于去离子水中（Sm重量含量为1%)， 其余各步相同，制得5%Ag/l% Sm2OZTiO2-Al2O3催化剂。
[0020] 【实施例4】 在实施例1中添加助剂，将硝酸银与硝酸钐同时溶于去离子水中（Sm重量含量为2%)， 其余各步相同，制得5%Ag/2% Sm2OZTiO2-Al2O3催化剂。
[0021] 【实施例5】 在实施例1中添加助剂，将硝酸银与硝酸钾同时溶于去离子水中（K重量含量为0. 5%)， 其余各步相同，制得5%Ag/0. 5% K2CO3AiO2-Al2O3催化剂。
[0022] 【实施例6】 在实施例1中添加助剂，将硝酸银与硝酸钴同时溶于去离子水中（Co重量含量为2%)， 其余各步相同，制得5%Ag/ 2%C〇304/Ti02-Al203催化剂。
[0023] 表1不同温度下NOx的转化率
【主权项】
1. 一种用于富氧条件下选择性催化还原氮氧化合物的负载银催化剂，其特征在于：活 性组分为氧化银，载体为TiO 2改性的Al 203，助剂为Sm2OjP K 2C03、Co3O4中的一种及一种以 上，优选Sm 2O3。2. 根据权利要求1所述一种用于富氧条件下选择性催化还原氮氧化合物的负载银催 化剂，其特征在于活性组分Ag以氧化态的形式存在，在催化剂中的重量含量为0.5 % ~ 10 % (以金属Ag计)。3. 根据权利要求1所述一种用于富氧条件下选择性催化还原氮氧化合物的负载银催 化剂，其特征在于选用载体为TiO2改性的Al 2O3，其中TiO2的重量含量为1% ~ 10%(以金属 Ti 计)。4. 根据权利要求1所述一种用于富氧条件下选择性催化还原氮氧化合物的负载银催 化剂，其特征在于所选用的助剂为Sm2OjP K 2C03、Co3O4中的一种或一种以上，其中助剂的含 量为0? 1 % ~ 10 % (以金属Sm、K、Co计)。5. 根据权利要求1所述一种用于富氧条件下选择性催化还原氮氧化合物的负载银催 化剂，其特征在于催化剂选用浸渍法制备，具体制备过程包括以下步骤：将一定量的硝酸银 和助剂的可溶性盐溶解在去离子水中，加入TiO 2改性的氧化铝载体，在20 ~ 80°C下浸渍1 ~ 12小时；经干燥，200 ~ 800 °C焙烧得到用于富氧条件下选择性催化还原氮氧化合物的 负载银催化剂。6. 根据权利要求5所述一种用于富氧条件下选择性催化还原氮氧化合物的负载银催 化剂的制备方法，其特征在于所选用助剂Sm2O 3的可溶性盐为硝酸钐、醋酸钐、氯化钐，优选 硝酸钐。
【专利摘要】本发明涉及一种富氧条件下丙烷选择性催化还原氮氧化合物的催化剂。该催化剂活性组分为氧化银，载体为TiO2改性的氧化铝，助剂为Sm2O3，催化剂采用浸渍法制备。本催化剂对于C3H8-CSR反应有高的催化活性和选择性，可用于柴油车尾气催化净化，属于环境污染控制领域。
【IPC分类】B01J23/66, B01D53/56, B01D53/90
【公开号】CN104941641
【申请号】CN201510262954
【发明人】郭耘, 曹建美, 王丽, 卢冠忠, 詹望成, 王艳芹, 郭杨龙, 王筠松
【申请人】华东理工大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月22日