CN105642276B - 一种室温脱硝用催化试样的制备方法 - Google Patents

一种室温脱硝用催化试样的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种室温(30℃)选择性催化还原脱硝催化试样的制备方法，属于室内空气净化技术及环境保护技术领域。该系列试样以改性的商用活性碳纤维(ACF)为载体，通过等体积浸渍法，并在惰性气氛下煅烧，制备得到按一定比例和质量分数均匀负载与活性碳纤维上的催化剂，再进一步通过等体积浸渍法负载一定质量浓度的尿素，得到最终样品。本发明通过改善载体活性官能团的数量和种类，设计并实现了金属氧化物的均匀负载以及尿素与金属氧化物之间的优化协同，制备得到了一种高效的室温脱硝催化试样，在30℃时，NO的净化率可高于90％，并且可以重复回收利用。本制备方法简单，成本低廉，易操作，催化性能稳定优越。

Description

一种室温脱硝用催化试样的制备方法
技术领域
本发明涉及一种室温NOx选择性催化还原的催化试样的制备方法，属于室内空气净化技术和环境保护技术领域。
背景技术
在大气污染控制技术领域中，由氮氧化物污染造成的诸如光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏以及温室效应等严重环境问题，已经引起人们的高度重视。随着工业的发展，大量私家车进入了普通老百姓的生活，社会上汽车数量急剧增加，然而由于汽车尾气排放而造成的氮氧化物的污染却没能得到有效的控制，因机动车尾气造成在氮氧化物的污染所占总氮氧化物排放的比例也越来越高。在城市NOx污染来源中，因机动车尾气排放造成的NOx污染已经成为仅次于煤炭燃烧所造成的NOx污染主要污染来源。因此，NOx对城市环境空气和城市民居室内空气造成越来越严重的污染。
在NOx污染的控制的方法中，基于NH3为还原剂的选择性催化还原由于高催化效率在是近几十年来的NOx控制中被人们所青睐。在NO排放的控制中，一系列的催化剂包括Pt、Ag等贵重金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂、稀土元素氧化物催化剂及金属修饰的分子筛都已经使用在NO的选择性催化还原中。这些催化剂活性很高，能够实现理想的NO去除率。然而这些催化剂都是致力于工业锅炉废气中氮氧化物的控制，通常情况下气体的温度都在120摄氏度以上。而在汽车尾气中NOx的净化，周边温度一般接近室温，工业上NOx的控制技术在这样温度条件下很难发挥出理想的净化效果。因此开发一种性能优异、价格低廉且可重复利用的室温条件下高脱硝性能的催化试样具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种室温高脱硝性能的催化试样的制备方法。通过改性商用活性碳纤维，并实现过渡金属氧化物在改性后碳纤维上的均匀负载，再进一步优化过渡金属氧化物与尿素在改性后碳纤维上的协同作用。最终得到具有优异室温脱硝性能的催化试样。
本发明提供的室温脱硝催化试样的制备方法，包括下列步骤：
将活性碳纤维进行改性，得到催化试样的载体；
将步骤1)得到载体浸渍与一定质量的浓度的过渡金属盐溶液中；
将步骤2)干燥后得到的样品于惰性气氛下煅烧；
将步骤3)所得样品再次浸渍与一定质量浓度的尿素溶液中，浸渍一定时间后，再低温真空干燥，得到所述催化试样。
步骤1)改性方法至少包括下述方法的一种：酸改性、碱改性以及两者按不同顺序的组合改性；酸改性所用试剂为下述至少一种：氢氟酸、硝酸、盐酸、醋酸；碱改性所用试剂为下述至少一种：氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠。改性所用酸和碱的浓度为0.1-10M，优选0.5-4M,最优选1-2M；改性时间长度为0.5-72h。
步骤2)所述过渡盐溶液为下述至少一种：醋酸锰、硝酸铈、硝酸铜、硝酸镧；其质量浓度范围为1-80％，优选5-40％，最优选5-20％；浸渍时间0.5-48h。
步骤3)所述惰性气氛的气体为下述气体中至少一种：氩气、氮气；
优选地，所述煅烧温度为200-600℃，煅烧时间为2-12h；煅烧过程中，升温速度和降温速度均为1-30℃/min
优选地，步骤4)所述尿素质量浓度为1-60％,浸渍时间为0.5-48h，真空干燥温度为60-120℃。
本发明提供了一种低成本制备高效室温脱硝的催化试样的方法，突出优点在于，原料来源广，制备工艺简单，负载物成本低，便于制备和推广。室温下，对NOx的净化效率高，易于循环再生。
附图说明
图1为扫描电子显微镜(JEOL-6700F)表征的该催化试样的形貌。
具体实施方式
实例说明：
下面结合具体实例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1、制备高效室温脱硝催化试样
将商品活性碳纤维(ACF)置于2M的硝酸中浸泡24h,之后于80℃真空干燥。将干燥后的活性碳纤维浸渍于质量分数分别为5％和5％的硝酸铈和醋酸锰混合溶液中。浸渍24h后，于80摄氏度真空干燥，干燥后置于管式炉中，在氮气气氛下以5℃/min的速率升至450摄氏度，恒温8h后，自然冷却至室温。将上述所得样品再次浸渍于质量分数为10％的尿素溶液中，24h后，过滤，并于120℃真空干燥。
用扫描电子显微镜(JEOL-6700F)表征了该催化试样的形貌，如图1所示。由图可见，过渡金属氧化物均匀地负载于活性碳纤维表面。
将实施例1中得到的催化试样，取0.500g为实验对象，在30℃，空速10000/h,CNO＝1000ppm,氧气浓度＝21％下的对NOx的转化率为90％。
实施例2：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于过渡金属盐溶液的质量分数为10％的醋酸锰，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样在室温下NO的转化率约为75％，与实施例1相比较差。
实施例3：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于过渡金属盐溶液为质量分数为2％的醋酸锰和质量分数为8％的硝酸铈的混合溶液。其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样在室温下NO的转化率约为80％，与实施例1相比较差。
实施例4：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于过渡金属盐溶液为质量分数为3％的醋酸锰、质量分数为4％的硝酸铈和质量分数为3％的硝酸铜的混合溶液。其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样在室温下NO的转化率约为92％，与实施例1相比较好。
实施例5：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于改性试剂为2M的氢氧化钠溶液，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样在室温下NO的转化率约为85％，与实施例1相比较差。
实施例6：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于改性试剂为2M的盐酸溶液，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样在室温下NO的转化率约为86％，与实施例1相比较差。
实施例7：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于2M的硝酸溶液24h浸泡后，再置于2M的氢氧化钠溶液浸泡24h，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样在室温下NO的转化率约为93％，与实施例1相比较好。
实施例8：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于尿素溶液的质量分数为5％，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样在室温下NO的转化率约为80％，与实施例1相比较差。
实施例9：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于尿素溶液的质量分数为15％，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样在室温下NO的转化率约为85％，与实施例1相比较差。
实施例10：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于测试时CNO＝100ppm，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样在室温下NO的转化率约为98％，与实施例1相比较好。
对比例1：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于制备过程中未浸渍过渡金属盐溶液，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样在室温下NO的转化率约为60％，相比实施例1较差。
对比例2：
其他条件与实施例1相同，不同之处在于改性试剂为超纯水，其他条件与测试条件与1相同，所得试样在室温下NO的转化率为80，相比实施例1较差。
通过实施例1与对比例1的比较可见，过渡金属氧化物的加入有效地提高了催化试样的室温脱硝性能。
通过实施例1与对比例2比较可见，对活性碳纤维的改性有利于提高催化试样的室温脱硝性能。
通过实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的比较可见，复合金属氧化物之间的协同，有利于改善催化试样的室温脱硝性能；通过实施例1、实施例5和实施例6的比较可见，改性试剂优选2M硝酸；通过实施例1与实施例7的比较可见，酸改性后紧接着再碱改性，对于提升催化试样的脱硝性能有益；通过实施例1、实施例8和实施例9的比较可见，尿素的质量分数优选10％。
综上所述，本发明中的催化试样在室温下具有优异的脱硝性能。试样制备过程简单，原料廉价，具有很好的应用前景。
上述内容仅为本发明的优选实施例，应当认识到，此描述并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，因此本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种室温脱硝催化试样的制备方法，其特征在于包括下述步骤:
1)将活性碳纤维进行改性，得到催化试样的载体；
2)将步骤1)得到载体浸渍于一定质量浓度的过渡金属盐溶液中，浸渍一定时间后，再低温干燥；
所述过渡盐溶液为醋酸锰、硝酸铈、硝酸铜的混合溶液；其质量浓度范围为1-80％，浸渍时间0.5-48h；
3)将步骤2)干燥后得到的样品于惰性气氛下煅烧；所述煅烧过程中，升温速度和降温速度均为1-30℃/min；
4)将步骤3)所得样品再次浸渍于一定质量浓度的尿素溶液中，浸渍一定时间后，再低温真空干燥，得到所述催化试样。
2.根据权利要求1所述的室温脱硝催化试样的制备方法，其特征在于：步骤1)改性方法至少包括下述方法的一种：酸改性、碱改性以及两者按不同顺序组合改性的，其中酸改性所用试剂为下述至少一种：氢氟酸、硝酸、盐酸、醋酸；碱改性所用试剂为下述至少一种：氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠；改性所用酸和碱的浓度为0.1-10M，改性时间长度为0.5-72h。
3.根据权利要求1或2所述的室温脱硝催化试样的制备 方法，其特征在于：改性所用酸和碱的浓度为0.5-4M。
4.根据权利要求1或2所述的室温脱硝催化试样的制备 方法，其特征在于：改性所用酸和碱的浓度为1-2M。
5.根据权利要求1所述的室温脱硝催化试样的制备 方法，其特征在于：所述过渡盐溶液质量浓度范围为5-40％。
6.根据权利要求1所述的室温脱硝催化试样的制备 方法，其特征在于：所述过渡盐溶液质量浓度范围为5-20％。
7.根据权利要求1所述的室温脱硝催化试样的制备 方法，其特征在于：步骤3)所述惰性气氛的气体为下述气体中至少一种：氩气、氮气；煅烧温度为200-600℃，煅烧时间为2-12h。
8.根据权利要求1所述的室温脱硝催化试样的制备 方法，其特征在于：步骤4)所述尿素质量浓度为1-60％,浸渍时间为0.5-48h，真空干燥温度为60-120℃。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106423194A (zh) * 2016-09-28 2017-02-22 北京科技大学 一种低温高效抗硫抗水脱硝用催化剂的制备方法
CN106492821A (zh) * 2016-09-28 2017-03-15 北京科技大学 一种低温高效抗硫抗水协同脱硝脱汞催化剂的制备方法
CN106492822A (zh) * 2016-09-28 2017-03-15 北京科技大学 低温高效脱除NOx、Hg0和VOCs的活性焦基样品的制备方法
CN107469812A (zh) * 2017-10-10 2017-12-15 北京科技大学 低温脱除燃煤废气中NOx和VOCs的催化剂制备方法
CN112323304A (zh) * 2020-11-06 2021-02-05 江苏泰慕士针纺科技股份有限公司 一种棉针织物零排放的前处理工艺
CN112387286B (zh) * 2020-12-08 2021-12-03 山东大学 一种柔性可织塑催化材料及其制备方法与应用
CN112495432A (zh) * 2020-12-11 2021-03-16 东北大学 一种烟气脱硝催化剂及其制备方法
CN114849687A (zh) * 2022-03-24 2022-08-05 山东亮剑环保新材料有限公司 一种稀土改性复合活性炭基催化剂的制备方法
CN117244581B (zh) * 2023-11-17 2024-03-05 四川省生态环境科学研究院 一种低温脱硝催化剂及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103736458A (zh) * 2014-01-08 2014-04-23 中国科学院过程工程研究所 一种室温操作的NOx吸附剂的制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5314276B2 (ja) * 2007-12-25 2013-10-16 三菱重工業株式会社 窒素酸化物除去触媒、脱硝方法及び脱硝装置
CN101352681B (zh) * 2008-08-29 2010-12-22 浙江大学 以氮掺杂活性炭为载体的低温scr催化剂及其制备工艺
CN102172523B (zh) * 2011-03-04 2012-09-12 湖南大学 一种中低温选择性催化还原脱硝催化剂制备方法
CN104525116A (zh) * 2014-12-31 2015-04-22 上海克硫环保科技股份有限公司 一种脱硫脱硝的改性活性焦及其制备方法
CN104624199B (zh) * 2015-02-04 2017-01-25 大连理工大学 一种Mn基棒状微观形貌复合氧化物低温脱硝催化剂的制备方法
CN105107494A (zh) * 2015-07-30 2015-12-02 苏州弗莱希智能科技有限公司 一种活性炭基纳米TiO2复合MnO2催化材料及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103736458A (zh) * 2014-01-08 2014-04-23 中国科学院过程工程研究所 一种室温操作的NOx吸附剂的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Room temperature removal of NO by activated carbon fibers loaded with urea and La2O3;Pei Lu et al.;《Environmental Technology》;20120531;第33卷(第9期);摘要、第1029页右栏第3段-第1030页左栏第"2.1催化剂制备"部分 *
碱处理对活性炭载体及负载钯催化剂性能的影响;厉嘉云等;《石油化工》;20041231;第33卷;摘要、第1168页左栏第1段 *

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