CN103566946A - 铜锰复合一氧化氮常温催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂，其特征在于，所述催化剂的质量百分比组分为：氧化铝含量50～85%，金属氧化物含量15～50%。一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂的制备方法，其特征在于，以活性氧化铝粉末为载体，以柠檬酸和铵盐为助剂，分别通过等体积法浸渍负载乙酸锰和氯化铜，烧结后在氧化铝表面合成高活性金属氧化物，制得铜锰复合一氧化氮常温催化剂。本方法具有制备工艺简单、催化氧化效率高等特点。

Description

铜锰复合一氧化氮常温催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种常温常压环境下催化氧化一氧化氮催化剂及其制备方法，特别是涉及一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂及其制备方法，应用于NOx气体污染物处理的环境净化领域。
背景技术
在各种大气污染物中，NOX的污染及其造成的危害不容忽视。NOx大多来自于燃料燃烧，即汽车尾气、工业窑炉排放物等。NOx净化处理按工艺可分为干法和湿法。干法包括非催化还原法、催化还原法、吸附法等；湿法包括酸吸收、碱吸收、氧化吸收等。
富氧条件下氧化吸收NOx是当前的研究方向之一。因为燃烧烟气中90%～95%为NO，而NO除生成络合物外，无论在水中或碱液中都不被吸收。为了有效地治理NOx，需将NO部分地氧化为NO2，故需寻找一种有效的催化剂将NO氧化为较容易处理的NO2，再用吸附剂吸收。
一氧化氮催化氧化研究中，有文献公开了一种以介孔二氧化硅为载体，钾、钼的一种或两种混合物为掺杂组分，铂为活性组分，采用等体积分步浸渍法制备的催化氧化烟气中氮氧化物的催化剂，但其工艺较复杂，反应温度较高在150～300℃。有文献公开了一种烟气催化氧化脱硝工艺，采用以TiO2或ZrO2-TiO2为载体，Co为活性成分的催化剂，但同样其所述的反应温度过高，不适用于常温条件下的NOx净化处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以氧化铝为基体，制备一氧化氮催化氧化催化剂的方法。所得催化剂适用于常温常压、低浓度（NO≤20ppm）环境条件，具有制备工艺简单、催化氧化效率高等特点。
本发明提供一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂，其特征在于，所述催化剂的质量百分比组分为：氧化铝含量50～85%，金属氧化物含量15～50%。
本发明提供一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂的制备方法，其特征在于，以活性氧化铝粉末为载体，以柠檬酸和铵盐为助剂，分别通过等体积法浸渍负载乙酸锰和氯化铜，烧结后在氧化铝表面合成高活性金属氧化物，制得铜锰复合一氧化氮常温催化剂。
所述乙酸锰和氯化铜的使用量相对氧化铝载体质量的占比分别为0.0015～0.006mol/g。
所述氯化铵与锰离子(Mn2+)，或铜离子（Cu2+）的摩尔量比为1.5:1。
所述添加柠檬酸后混合溶液的pH=4。
所述活性氧化铝粉末在混合溶液中的浸渍时间为12～16小时，催化剂焙烧温度350～450℃，焙烧时间为3～5小时。
与现有技术相比，本发明具有工艺简单、催化氧化效率高等特点，对NO氧化吸收效率有明显提高。
活性炭催化性能评价在柱型玻璃管反应器中进行，反应气体积空速（GHSV）为25000h-1，催化剂用量5ml，反应在常温常压环境下进行
本发明以未处理活性炭为对比催化剂，原料气NO浓度为15ppm，以空气为载气，反应温度25～30℃，相对湿度30～45%，测试时间为3h。经过约0.5h吸附饱和后，测定NO催化转化率为0～1%，基本无活性。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述
实施例1：
分别称取0.02mol乙酸锰和氯化铜，将其溶解在5ml去离子水中，添加适量柠檬酸至溶液pH=4；
以金属离子：氯化铵=1:1（摩尔比）的比例称取0.04mol氯化铵，并与金属盐溶液均匀混合，静置6～8h；
称取3.25 g、20～40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸渍12h，然后在120℃烘箱中干燥8h；
将上述氧化铝粉末在450℃马弗炉中焙烧3h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为95%，3h内催化效果基本稳定。
实施例2：
分别称取0.02mol乙酸锰、0.01mol氯化铜，将其溶解在5ml去离子水中，添加适量柠檬酸至溶液pH=4；
以金属离子：氯化铵=1:1（摩尔比）的比例称取0.03mol氯化铵，并与金属盐溶液均匀混合，静置6～8h；
称取3.25、20～40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸渍12h，然后在120℃烘箱中干燥8h；
将上述氧化铝粉末在450℃马弗炉中焙烧3h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为90%，3h内催化效果基本稳定。
实施例3：
分别称取0.005mol乙酸锰、0.02mol氯化铜，将其溶解在5ml去离子水中，添加适量柠檬酸至溶液pH=4；
以金属离子：氯化铵=1:1.5（摩尔比）的比例称取0.0375mol氯化铵，并与金属盐溶液均匀混合，静置6～8h；
称取3.25 g、20～40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸渍12，然后在120℃烘箱中干燥8h；
将上述氧化铝粉末在400℃马弗炉中焙烧5h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为86%，3h内催化效果基本稳定。
实施例4：
分别称取0.005mol乙酸锰、0.005mol氯化铜，将其溶解在5ml去离子水中，添加适量柠檬酸至溶液pH=4；
以金属离子：氯化铵=1:1.5（摩尔比）的比例称取0.015mol氯化铵，并与金属盐溶液均匀混合，静置6～8h；
称取3.25 g、20～40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸渍16h，然后在120℃烘箱中干燥8h；
将上述氧化铝粉末在400℃马弗炉中焙烧5h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为75%，3h内催化效果基本稳定。
实施例5:
分别称取0.02mol乙酸锰、0.02mol氯化铜，将其溶解在5ml去离子水中，添加适量柠檬酸至溶液pH=4；
以金属离子：氯化铵=1:1.25（摩尔比）的比例称取0.05mol氯化铵，并与金属盐溶液均匀混合，静置6～8h；
称取3.25g、20～40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸渍12h，然后在120℃烘箱中干燥8h；
将上述氧化铝粉末在400℃马弗炉中焙烧5h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为96%，3h内催化效果基本稳定。
实施例6:
分别称取0.01mol乙酸锰、0.01mol氯化铜，将其溶解在5ml去离子水中，添加适量柠檬酸至溶液pH=4；
以金属离子：氯化铵=1:1.25（摩尔比）的比例称取0.025mol氯化铵，并与金属盐溶液均匀混合，静置6～8h；
称取3.25g、20～40目的活性氧化铝粉末；将氧化铝粉末在上述溶液中常温等体积浸渍12h，然后在120℃烘箱中干燥8h；
将上述氧化铝粉末在450℃马弗炉中焙烧3h，即可得到所述一氧化氮催化剂。
将所制的催化剂按照前述试验条件进行催化性能评价，测定NO催化转化率为83%，3h内催化效果基本稳定。

Claims (6)

1.一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂，其特征在于，所述催化剂的质量百分比组分为：氧化铝含量50～85%，金属氧化物含量15～50%；所述催化剂适用于常温常压、低浓度，一氧化氮≤20ppm环境条件。
2.根据权利要求1所述一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂的制备方法，其特征在于，以活性氧化铝粉末为载体，以柠檬酸和铵盐为助剂，分别通过等体积法浸渍负载乙酸锰和氯化铜，烧结后在氧化铝表面合成高活性金属氧化物，制得铜锰复合一氧化氮常温催化剂。
3.根据权利要求1所述一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂的制备方法，其特征在于，所述乙酸锰和氯化铜的使用量相对氧化铝载体质量的占比分别为0.0015～0.006mol/g。
4.根据权利要求1所述一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂的制备方法，其特征在于，所述氯化铵与锰离子(Mn2+)，或铜离子（Cu2+）的摩尔量比为1.5:1。
5.根据权利要求1所述一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂的制备方法，其特征在于，所述添加柠檬酸后混合溶液的pH=4。
6.根据权利要求1所述一种铜锰复合一氧化氮常温催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性氧化铝粉末在混合溶液中的浸渍时间为12～16小时，催化剂焙烧温度350～450℃，焙烧时间为3～5小时。
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