/CNTs脱硝催化剂和制备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种室温条件合成的三元Mn - Cu - FeOx/CNTs脱硝催化剂及其制备方法，属于脱硝催化剂的制备领域。
【背景技术】
[0002]固定源中排放N0X(x=l, 2)是一种常见的大气污染物，其能够引起温室效应、酸雨、光化学污染和臭氧破坏等环境问题。基于N0X的上述危害，多数国家都为此制定了严格的N0X排放标准。此外，用于控制固定源中NO x排放的研究也成为重点。其中，用氨气催化还原N0X (NH3 - SCR)作为一种商业化的脱硝技术得到了一定应用，其核心是V205 +W03(Mo03)/Ti0j^硝催化剂。
[0003]虽然V205 +W03 (Mo03) /1102脱硝催化剂已经取得了商业化，但是其自身存在一些缺点:如较高的活性窗口(300-400 ,，低温活性不足(〈200 ,和钒-基催化剂有毒等。因此，现阶段脱硝催化剂的研究重点是开发低温(〈200 活性优异和环境友好型的无毒催化剂。鉴于此，本发明提出了一种常温常压条件下合成了低温活性优异的y Mn - Cu - FeOx/CNTs催化剂的方法，其中y分别代表(Mn+Cu+Fe) /C摩尔比。
【发明内容】
[0004]
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脱硝催化剂及其制备方法；解决了现有脱硝催化剂低温(〈200°C)活性不足、钒-基催化有毒、制备过程复杂和不绿色环保等问题。
[0005]—种三元Mn-Cu_FeOx/CNTs脱硝催化剂，所述的催化剂是在室温下合成的，载体是多壁碳纳米管(CNTs)，活性组份是Mn、Cu和Fe的氧化物；其中Mn、Cu和Fe的总摩尔量与C的摩尔比为3%~7%。
[0006]所述的活性组份中，Mn、Cu、Fe的摩尔比为=8:1:3。
[0007]所述的CNTs的管径为40 - 60 nm。
[0008]—种制备如上所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脱硝催化剂的方法，包括如下步骤:
1)CNTs经硝酸处理6h，得到官能团化的CNTs ；
2)将一定量的Cu(N03) 2和Fe (NO 3) 3，配制成80ml水溶液；
3)将官能团化的CNTs加入步骤2)的水溶液中，室温下搅拌8h；
4)配制一定浓度的ΚΜη04溶液80ml，加入步骤3)的溶液中，室温下搅拌8h，然后过滤，水洗，105°C烘干得到Mn-Cu-FeOx/CNTs催化剂。
[0009]步骤2)所述的硝酸铜和硝酸铁水溶液的配制方法是:依据Mn+Cu+Fe/C=3%~7%和Mn:Cu:Fe=8:1:3摩尔比，计算出相应的Cu_2和Fe (NO 3)3的量，并将它们溶于80 ml去离子水中即可。
[0010]步骤4)的腸1104溶液的浓度的配制方法为:依据Mn+Cu+Fe/C=3~7%和Mn:Cu:Fe=8:1:3，计算出相应的腸1104的量，并将它们溶于80 ml去离子水中即可。
[0011]本发明的有益效果在于:
本发明提出了一种常温常压条件下合成低温活性优异的Mn - Cu - FeOx/CNTs催化剂的方法，制备方法简便，适于工业生产；所合成的催化剂低温(< 200°C)活性优异，对环境友好，解决了现有脱硝催化剂低温(< 20(TC)活性不足、钒-基催化剂有毒、制备过程复杂和不绿色环保等问题。
【附图说明】
[0012]图1是本发明制备的催化剂的N0转化率；
图2-a，图2-b，图2-c，图2-d，图2_e，图2_f是本发明制备的催化剂的XPS图谱。
【具体实施方式】
[0013]以下是本发明专利的具体的实施方式，旨在使本专利的实施过程具体化。
[0014]实施例1
1)用硝酸(65~68wt%)对CNTs酸化6h，得到官能团化的CNTs ；
2)按摩尔比:(Mn+Cu+Fe) /C=3% 和 Μη: Cu: Fe=8:1:3，将计算出的 Cu (N03) 2和 Fe (NO 3) 3配制成水溶液备用；
3)将0.3g官能团化的CNTs加入步骤2)的水溶液中，室温下搅拌8 h ；
4)将0.00625 mol/L的KMnOyK溶液加入步骤3)的溶液中，，搅拌反应8 h，过滤，水洗，105°C烘干得 3% Mn-Cu-FeOx/CNTs 催化剂；
脱硝效率测试条件:[Ν0] = [ΝΗ3]= 420 ppm, [02]= 5%，N2作为平衡气，空速为262500ml.g 1.h \0.16 g催化剂；测得的脱硝效率为35%-81.9%。
[0015]实施例2
1)用硝酸(65~68wt%)处理碳纳米管6h，得到官能团化的CNTs;
2)按摩尔比:Mn+Cu+Fe/C=5%，将Cu(N03) 2和Fe (NO 3) 3配制成水溶液备用；
3)将0.3g官能团化的CNTs加入步骤2)的水溶液中，室温下搅拌8 h ；
4)将0.0104 mol/L的KMnOjK溶液加入步骤3)的溶液中，，搅拌反应8 h，过滤，水洗，105 °C 烘干得 5% Mn-Cu-Fe0x/CNTs 催化剂；
脱硝效率测试条件:[Ν0] = [ΝΗ3]= 420 ppm, [02]= 5%，N2作为平衡气，空速为262500ml.g 1.h S0.16 g催化剂，测得的脱硝效率为43% - 87%。
[0016]实施例3
1)用硝酸(65~68wt%)处理碳纳米管6h，得到官能团化的CNTs;
2)按摩尔比:Mn+Cu+Fe/C=7%，将Cu(N03) 2和Fe (NO 3) 3配制成水溶液备用；
3)将0.3g官能团化的CNTs加入步骤2)的水溶液中，室温下搅拌8 h ；
4)将0.0146 mol/L的KMnOyK溶液加入步骤3)的溶液中，搅拌反应8 h，过滤，水洗，105 °C 烘干得 7% Mn-Cu-Fe0x/CNTs 催化剂；
脱硝效率测试条件:[Ν0] = [ΝΗ3]= 420 ppm, [02]= 5%，N2作为平衡气，空速为262500ml.g 1.h \0.16 g催化剂，测得的脱硝效率为42% - 78%。
[0017]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种三元Mn-Cu-FeO x/CNTs脱硝催化剂，其特征在于:所述的催化剂是在室温下合成的，载体是多壁碳纳米管，活性组份是Mn、Cu和Fe的氧化物；其中Mn、Cu和Fe的总摩尔量与C的摩尔比为3%~7%。2.根据权利要求1所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脱硝催化剂，其特征在于:所述的活性组份中，Mn、Cu、Fe的摩尔比为:8:1:3。3.根据权利要求1所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脱硝催化剂，其特征在于:所述的多壁碳纳米管的管径为40 - 60 nm。4.一种制备如权利要求1所述的三元Mn-Cu-FeO x/CNTs脱硝催化剂的方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)多壁碳纳米管经硝酸处理6h，得到官能团化的CNTs; 2)称取硝酸铜和硝酸铁，配制成一定浓度的水溶液； 3)将官能团化的多壁碳纳米管加入步骤2)的水溶液中，室温下搅拌8h; 4)配制高锰酸钾溶液，加入步骤3)的溶液中，室温下搅拌8h，然后过滤，水洗，105°C烘干得到Mn-Cu-FeOx/CNTs催化剂。5.根据权利要求4所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脱硝催化剂的制备方法，其特征在于:步骤2)所述的硝酸铜和硝酸铁水溶液的配制方法是:依据Mn+Cu+Fe/C=3%~7%和Mn:Cu:Fe=8:1:3摩尔比，计算出相应的Cu_2和Fe (NO 3)3的量，并将它们溶于80 ml去离子水中即可。6.根据权利要求4所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脱硝催化剂的制备方法，其特征在于:步骤4)的謂1104溶液的浓度的配制方法为:依据Mn+Cu+Fe/C=3~7%和Mn: Cu:Fe=8:1: 3，计算出相应的KMn04的量，并将它们溶于80 ml去离子水中即可。
【专利摘要】本发明公开了一种三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脱硝催化剂及其制备方法；所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs低温脱硝催化剂由载体（多壁碳纳米管）和活性组分（锰，铜和铁的氧化物）组成。本发明通过常温常压反应，制备了低温活性优异的三元Mn–Cu–FeOx/CNTs脱硝催化剂，该制备方法具有绿色环保，简单易行和成本低廉等优点。
【IPC分类】B01J23/889, B01D53/56, B01D53/86
【公开号】CN105289640
【申请号】CN201510704193
【发明人】郑玉婴, 张延兵
【申请人】福州大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月27日