CN106040247A - 一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106040247A
CN106040247A CN201610368846.XA CN201610368846A CN106040247A CN 106040247 A CN106040247 A CN 106040247A CN 201610368846 A CN201610368846 A CN 201610368846A CN 106040247 A CN106040247 A CN 106040247A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
oxide
ammonia
carrier
support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610368846.XA
Other languages
English (en)
Inventor
向三明
李宝荣
宁永淼
许柱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebowi (jiangsu) Technology Development Co Ltd
Original Assignee
Hebowi (jiangsu) Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebowi (jiangsu) Technology Development Co Ltd filed Critical Hebowi (jiangsu) Technology Development Co Ltd
Priority to CN201610368846.XA priority Critical patent/CN106040247A/zh
Publication of CN106040247A publication Critical patent/CN106040247A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8634—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/34—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法，该催化剂由第一载体堇青石蜂窝陶瓷、多孔性的第二载体无机氧化物、助剂稀土氧化物和活性金属组分四部分组成；该催化剂是先利用第二载体多孔性氧化物对第一载体堇青石蜂窝陶瓷表面进行改性处理，再将稀土氧化物负载到载体上得到催化剂前驱体，最后将活性金属组分分布到催化剂前驱体中得到所述催化剂。本发明的催化剂是以堇青石蜂窝陶瓷为第一载体，以多孔性的蜂窝为第一载体，其原料低廉易得，制备方法简单，机械强度大，性能稳定，对于氨气氧化的选择性好，转化率高，并且反应产物无毒害。

Description

一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于大气污染治理技术领域，涉及一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法。
背景技术
氨气是一种恶臭污染物,它对人体健康和生态环境构成巨大的威胁。具体表现在氨的溶解度极高，对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力。氨气严重威胁生态环境，氧化后会产生NO、NO2、N2O等污染物,形成酸雨，引起大气污染及温室效应。氨气在一定条件下还可以转化成NO2 -或NO3 -，引起地表水富营养化并可能导致生态系统变得脆弱。在工业中，液氨生产过程中的尾气排放、化肥生产过程的氨气排放以及泄露、氨选择性还原氮氧化物反应的氨泄漏等等都使得大气受到了严重的污染，给人们的生活带来了很大的威胁。因此，氨气污染的控制和治理引起人们的广泛关注。
目前去除废气中氨的传统方法主要有：吸附剂吸附法、吸收法、高温焚烧法、微生物分解法以及催化氧化法。由于用于吸附法和吸收法的吸附剂需要定期更换且用量多、设备庞大、再生频繁等原因，其应用并不广泛；高温焚烧法由于反应温度较高并且生成的氮氧化物会造成二次污染；微生物分解法由于某些微生物对生长环境要求较高，耐冲击负荷的能力不强，设备的占地面积较大，所以也有很大的局限性。目前氨气催化氧化技术研究中，专利CN 1015545878A公开了低温氨选择性催化氧化催化剂Ag/Al2O3，但是氨气转化为氮气的选择性较低（小于60%）。专利CN 103442805A公开了氨选择性催化氧化催化剂Ptx-Fe-ZSM-5，此催化剂中含有贵金属Pt，成本较高，限制了在工业化中应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法，利用该催化剂其结构简单、性能稳定，可处理来自工业、农业等行业产生的氨气。
实现本发明目的的技术解决方案是：一种用于氨选择性催化氧化的催化剂，该催化剂由具有一定目数的第一载体堇青石蜂窝陶瓷、具有多孔性的第二载体无机氧化物、助剂稀土氧化物和活性金属组分四部分组成；该催化剂是先利用第二载体多孔性氧化物对第一载体堇青石蜂窝陶瓷表面进行改性处理，再将稀土氧化物加入到载体上得到催化剂前驱体，最后将活性金属组分分布到催化剂前驱体中得到所述催化剂。
进一步的，第一载体堇青石蜂窝陶瓷为80~300目的堇青石蜂窝陶瓷。
进一步的，第二载体无机氧化物为二氧化硅或三氧化二铝。
进一步的，助剂稀土氧化物为氧化钇或氧化镧。
进一步的，金属活性组分为氧化铜或氧化锰。
本发明所述的用于氨选择性催化氧化的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤a) 室温下，将一定质量的第一载体堇青石蜂窝陶瓷放置在反应釜中，配制浓度为0.1~1mol/L的第二载体无机氧化物的前驱体水溶液加入到反应釜中，调节pH值= 8~9，浸渍12~36h，80~150℃下干燥12~24h，450~600℃下焙烧2~6h，使第二载体无机氧化物质量分数在第一载体堇青石蜂窝陶瓷中的含量为5wt~20 wt %，此时制得具有活性的催化剂载体；
步骤b) 配制浓度为0.5~3mol/L的稀土氧化物的前驱体溶液，将步骤a)制得的具有活性的催化剂载体浸渍在该稀土氧化物的前驱体溶液中12~36h，在60~120℃下干燥12~24h，使稀土氧化物在具有活性的催化剂载体中的含量为5wt~20 wt %，此时得到催化剂前驱体；
步骤c) 配制浓度为0.5~3mol/L的活性金属组分的前驱体溶液，将步骤b)制得的催化剂前驱体浸渍在该活性金属组分的前驱体溶液中12~36h，在80~150℃下干燥12~24h，450~600℃下焙烧2~6h，使活性金属组分在催化剂前驱体中的含量为5wt~20 wt %，得到所述的催化剂。
其中，
进一步的，步骤a)中，当第二载体无机氧化物为二氧化硅时，其前驱体为正硅酸四乙酯（TEOS）；当第二载体无机氧化物为三氧化二铝时，其前驱体为硝酸铝。
进一步的，步骤b)中，当助剂稀土氧化物为氧化钇时，其前驱体为硝酸钇；当活性金属组分为氧化镧时，其前驱体为硝酸镧。
进一步的，步骤c)中，当活性金属组分为氧化铜时，其前驱体为硝酸铜；当活性金属组分为氧化锰时，其前驱体为硝酸锰。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明的催化剂是以堇青石蜂窝陶瓷为第一载体，其原料低廉易得，制备方法简单，机械强度大，性能稳定。
（2）本发明的催化剂是具有多孔性的蜂窝催化剂，其风阻较小，具有优良的蓄热能力，工业应用能耗较小，对于工业成本的降低，工业化的应用提供有利的条件。
（3）本发明的催化剂以多孔氧化物为第二载体，其制备方法简单，大大弥补堇青石蜂窝陶瓷自身比表面积小的缺陷，并且助剂的添加对抑制第二载体的烧结以及相变提供保障。
（4）本发明的催化剂可降解的氨气浓度范围较广（2000~20000ppm），对于高浓度氨气其反应本身的放热可以大大降低能耗，降低成本，利于工业化的应用。
（5）本发明的催化剂使用条件简单，将催化剂放置在设备中，通入一定浓度的氨气，温度维持在250~400℃即可。
（6）本发明的催化剂对于氨气氧化的选择性好，转化率高，并且反应产物无毒害，对大气无二次污染。
附图说明
图1是实施例1所述的Cu10/La10/Al10催化剂的反应活性图。
图2是实施例4所述的Mn10/La10/Al10催化剂的反应活性图。
图3是实施例7所述的Cu15/La10/Al10催化剂的反应活性图。
具体实施方式
本发明是由具有一定目数的第一载体堇青石蜂窝陶瓷、具有多孔性的第二载体无机氧化物、助剂稀土氧化物和活性金属组分四部分经过浸渍、干燥、焙烧等过程制得的催化剂。该催化剂是先将堇青石蜂窝陶瓷表面利用第二载体多孔性氧化物进行改性处理，将助剂稀土氧化物加入到催化剂载体上得到催化剂前驱体，将金属活性组分加入到催化剂前驱体浸渍焙烧得到催化剂。
具体制备方法为：
步骤a) 室温下，将一定质量的堇青石蜂窝陶瓷载体放置在反应釜中，配制浓度为0.1~1mol/L的多孔性无机氧化物前驱体水溶液加入到反应釜中，在pH= 8~9溶液中浸渍12~36h，80~150℃干燥12~24h，450~600℃焙烧2~6h，使多孔性无机氧化物质量分数在堇青石蜂窝陶瓷中的含量为5wt~20 wt %，此时得具有活性的催化剂载体；
步骤b) 配制浓度为0.5~3mol/L的稀土氧化物前驱体溶液，将步骤a)制备的具有活性的催化剂载体浸渍在稀土氧化物前驱体溶液中12~36h, 在60~120℃下干燥12~24h，使稀土氧化物在具有活性的催化剂载体中的含量为5wt~20 wt %，此时得到催化剂前驱体；
步骤c) 配制浓度为0.5~3mol/L的活性金属组分的前驱体溶液，将步骤b)制备的催化剂前驱体浸渍在活性金属组分的前驱体溶液中12~36h，在80~150℃干燥12~24h，450~600℃焙烧2~6h，使活性金属组分在催化剂前驱体中的含量为5wt~20 wt %，得到用于氨选择性催化氧化的催化剂。
步骤d)将得到的催化剂利用氨气的氧化还原反应进行评价，在NH3浓度为2000~20000ppm下进行评价1~5h。
其中，
步骤a)中，堇青石蜂窝陶瓷是具有一定目数的，选择80~300目的堇青石蜂窝陶瓷载体较为合适，可以为后续助剂以及活性组分的负载提供较大表面积。在浸渍负载第二载体多孔无机氧化物时，需要注意严格控制条件，对于不同氧化物需选用合适的前驱体以及合适的处理方法。比如当氧化物为二氧化硅时，则前驱体应为正硅酸四乙酯（TEOS），比如当氧化物为三氧化二铝时，则前驱体是Al(NO3)39H2O，且应当用氨水调节pH=8~9，使得其在碱性环境中进行水解；再将堇青石蜂窝陶瓷放在前驱体溶液中常温条件下浸渍，再将其放置烘箱中干燥即可。需要注意的是其负载时间以及干燥温度应进行严格的控制，这对多孔氧化物的负载厚度以及活性都有较大影响。
步骤b)中，助剂稀土氧化物主要的目的是抑制第二载体的烧结或相变，防止其失去多孔性质减少比表面积。所以稀土氧化物的含量应当严格的加以控制，含量对催化剂的最终性能有较大影响。
步骤c)中，活性金属组分是催化剂的活性组分，其含量对于催化剂对氨气的选择性以及还原能力有很大影响，应当加以严格的控制。活性金属组分的负载过程也应和步骤a)中相同，对于不同的活性金属组分其前驱体处理应选择合适的条件。
步骤d)中，在进行催化剂的评价反应中，由于实验氨气浓度较大，检测仪器的量程有限，故通入的氨气浓度应该用精准的流量计进行控制。这对于最终氨气选择性以及氧化还原的能力评价提供保障。在测量尾气氨气浓度时，应在反应温度以及氨气浓度稳定的情况下进行。
本发明所述的催化剂对氨气的氧化是通过精准的五路配气系统加以控制，调节氧气、氮气和氨气的流量配制一定浓度的氨气。然后通过氨气、氮氧化物浓度检测仪检测尾气中氨气和氮氧化物的含量，从而确定催化剂的性能。此反应是在密封的管式炉中进行。
记催化剂构成为Ax/By/Cz,即催化剂由组分A质量分数x、组分B质量分数y以及组分C质量分数z组成。如催化剂Cu10/La10/Al10组成为10wt% CuO, 10wt% La2O3和10wt%γ-Al2O3。
实施例 1：
将质量为80g，目数为80目的圆柱形堇青石蜂窝陶瓷载体（底面直径为40mm，高度为100mm，三角形孔）浸渍于785mL浓度为0.2mol/L Al(NO3)3水溶液中，加入适量氨水调节pH=8~9，浸渍12h后放置于烘箱中，在120℃干燥18h。放置于马弗炉中在600℃焙烧4h，得到γ-Al2O3含量为10wt%的蜂窝陶瓷活性载体。将上述活性载体浸渍于浓度为1mol/L的La(NO3)3溶液中12h，在80℃下干燥12h，使得La2O3的含量为10wt%，此时得到催化剂前驱体。将催化剂前驱体浸渍于1mol/L的Cu(NO3)2溶液中12 h，在120℃下干燥12h，在550℃焙烧3h，使得CuO在催化剂前驱体的含量为10wt%。
将制备的蜂窝催化剂放置于石英管中，然后在管式炉中进行反应评价。反应气体为模拟工业氨气污染废气。气体组成为空气和氨气，其中空气流量7.5L/min,氨气流量为0.03L/min，入口氨气浓度为4000ppm。反应空速为10000h-1，反应温度区间为250℃到400℃。
反应结果表明：在350℃时氨的转化率超过95%，氮气选择性为86%；在400℃时氨的转化率达到100%，氮气选择性为73%。催化活性见图1。
实施例 2：
将质量为80g，目数为80目的圆柱形堇青石蜂窝陶瓷载体（底面直径为40mm，高度为100mm，三角形孔）浸渍于785mL浓度为0.1mol/L TEOS水溶液中，加入适量氨水调节pH=8~9浸渍12h后放置于烘箱中，在120℃干燥18h。放置于马弗炉中在600℃焙烧4h，得到SiO2含量为10wt%的蜂窝陶瓷活性载体。将上述活性载体浸渍于浓度为1mol/L的La(NO3)3溶液中12h，在80℃下干燥12h，使得La2O3的含量为10wt%，此时得到催化剂前驱体。将催化剂前驱体浸渍于1mol/L的Cu(NO3)2溶液中12 h，在120℃下干燥12h，在550℃焙烧3h，使得CuO在催化剂前驱体的含量为10wt%。
将制备的蜂窝催化剂放置于石英管中，然后在管式炉中进行反应评价。反应气体为模拟工业氨气污染废气。气体组成为空气和氨气，其中空气流量7.5L/min,氨气流量为0.03L/min，入口氨气浓度为4000ppm。反应空速为10000h-1，反应温度区间为250℃到400℃。
反应结果表明：在350℃时氨的转化率超过67%，氮气选择性为93%；在400℃时氨的转化率达到73%，氮气选择性为87%。
实施例 3：
将质量为80g，目数为80目的圆柱形堇青石蜂窝陶瓷载体（底面直径为40mm，高度为100mm，三角形孔）浸渍于785mL浓度为0.2mol/L Al(NO3)3水溶液中，加入适量氨水调节pH=8~9，浸渍12h后放置于烘箱中，在120℃干燥18h。放置于马弗炉中在600℃焙烧4h，得到γ-Al2O3含量为10wt%的蜂窝陶瓷活性载体。将上述活性载体浸渍于浓度为0.5mol/L的Y(NO3)3溶液中12h，在80℃下干燥12h，使得Y2O3的含量为10wt%，此时得到催化剂前驱体。将催化剂前驱体浸渍于1mol/L的Cu(NO3)2溶液中12 h，在120℃下干燥12h，在550℃焙烧3h，使得CuO在催化剂前驱体的含量为10wt%。
将制备的蜂窝催化剂放置于石英管中，然后在管式炉中进行反应评价。反应气体为模拟工业氨气污染废气。气体组成为空气和氨气，其中空气流量7.5L/min,氨气流量为0.03L/min，入口氨气浓度为4000ppm。反应空速为10000h-1，反应温度区间为250℃到400℃。
反应结果表明：在350℃时氨的转化率超过87%，氮气选择性为83%；在400℃时氨的转化率达到91%，氮气选择性为78%。
实施例 4：
将质量为80g，目数为80目的圆柱形堇青石蜂窝陶瓷载体（底面直径为40mm，高度为100mm，三角形孔）浸渍于785mL浓度为0.2mol/L Al(NO3)3水溶液中，加入适量氨水调节pH=8~9，浸渍12h后放置于烘箱中，在120℃干燥18h。放置于马弗炉中在600℃焙烧4h，得到γ-Al2O3含量为10wt%的蜂窝陶瓷活性载体。将上述活性载体浸渍于浓度为1mol/L的La(NO3)3溶液中12h，在80℃下干燥12h，使得La2O3的含量为10wt%，此时得到催化剂前驱体。将催化剂前驱体浸渍于1mol/L的Mn(NO3)2溶液中12 h，在120℃下干燥12h，在550℃焙烧3h，使得MnO2在催化剂前驱体的含量为10wt%。
将制备的蜂窝催化剂放置于石英管中，然后在管式炉中进行反应评价。反应气体为模拟工业氨气污染废气。气体组成为空气和氨气，其中空气流量7.5L/min,氨气流量为0.03L/min，入口氨气浓度为4000ppm。反应空速为10000h-1，反应温度区间为250℃到400℃。
反应结果表明：在350℃时氨的转化率超过90.4%，氮气选择性为81%；在400℃时氨的转化率达到94.1%，氮气选择性为77%。催化活性见图2。
实施例 5：
将质量为80g，目数为80目的圆柱形堇青石蜂窝陶瓷载体（底面直径为40mm，高度为100mm，三角形孔）浸渍于785mL浓度为0.2mol/L Al(NO3)3水溶液中，加入适量氨水调节pH=8~9，浸渍12h后放置于烘箱中，在120℃干燥18h。放置于马弗炉中在600℃焙烧4h，得到γ-Al2O3含量为10wt%的蜂窝陶瓷活性载体。将上述活性载体浸渍于浓度为0.5mol/L的Y(NO3)3溶液中12h，在80℃下干燥12h，使得Y2O3的含量为10wt%，此时得到催化剂前驱体。将催化剂前驱体浸渍于1.5mol/L的Mn(NO3)2溶液中12 h，在120℃下干燥12h，在550℃焙烧3h，使得MnO2在催化剂前驱体的含量为10wt%。
将制备的蜂窝催化剂放置于石英管中，然后在管式炉中进行反应评价。反应气体为模拟工业氨气污染废气。气体组成为空气和氨气，其中空气流量7.5L/min,氨气流量为0.03L/min，入口氨气浓度为4000ppm。反应空速为10000h-1，反应温度区间为350℃到400℃。
反应结果表明：在350℃时氨的转化率超过88.7%，氮气选择性为79%；在400℃时氨的转化率达到96.3%，氮气选择性为70%。
实施例 6：
将质量为80g，目数为80目的圆柱形堇青石蜂窝陶瓷载体（底面直径为40mm，高度为100mm，三角形孔）浸渍于785mL浓度为0.2mol/L Al(NO3)3水溶液中，加入适量氨水调节pH=8~9，浸渍12h后放置于烘箱中，在120℃干燥18h。放置于马弗炉中在600℃焙烧4h，得到γ-Al2O3含量为10wt%的蜂窝陶瓷活性载体。将上述活性载体浸渍于浓度为1mol/L的La(NO3)3溶液中12h，在80℃下干燥12h，使得La2O3的含量为10wt%，此时得到催化剂前驱体。将催化剂前驱体浸渍于1mol/L的Cu(NO3)2溶液中12 h，在120℃下干燥12h，在550℃焙烧3h，使得CuO在催化剂前驱体的含量为5wt%。
将制备的蜂窝催化剂放置于石英管中，然后在管式炉中进行反应评价。反应气体为模拟工业氨气污染废气。气体组成为空气和氨气，其中空气流量7.5L/min,氨气流量为0.03L/min，入口氨气浓度为4000ppm。反应空速为10000h-1，反应温度区间为350℃到400℃。
反应结果表明在350℃时氨的转化率超过87.7%，81%；在400℃时氨的转化率达到94.4%，氮气选择性为74%。
实施例 7：
将质量为80g，目数为80目的圆柱形堇青石蜂窝陶瓷载体（底面直径为40mm，高度为100mm，三角形孔）浸渍于785mL浓度为0.2mol/L Al(NO3)3水溶液中，加入适量氨水调节pH=8~9，浸渍12h后放置于烘箱中，在120℃干燥18h。放置于马弗炉中在600℃焙烧4h，得到γ-Al2O3含量为10wt%的蜂窝陶瓷活性载体。将上述活性载体浸渍于浓度为1mol/L的La(NO3)3溶液中12h，在80℃下干燥12h，使得La2O3的含量为10wt%，此时得到催化剂前驱体。将催化剂前驱体浸渍于1mol/L的Cu(NO3)2溶液中12 h，在120℃下干燥12h，在550℃焙烧3h，使得CuO在催化剂前驱体的含量为15wt%。
将制备的蜂窝催化剂放置于石英管中，然后在管式炉中进行反应评价。反应气体为模拟工业氨气污染废气。气体组成为空气和氨气，其中空气流量7.5L/min,氨气流量为0.03L/min，入口氨气浓度为4000ppm。反应空速为10000h-1，反应温度区间为350℃到400℃。
反应结果表明在350℃时氨的转化率超过85.9%，氮气选择性为80.5%；在400℃时氨的转化率达到96.7%，氮气选择性为75%。催化活性见图3。
实施例 8：
将质量为80g，目数为80目的圆柱形堇青石蜂窝陶瓷载体（底面直径为40mm，高度为100mm，三角形孔）浸渍于785mL浓度为0.2mol/L Al(NO3)3水溶液中，加入适量氨水调节pH=8~9，浸渍12h后放置于烘箱中，在120℃干燥18h。放置于马弗炉中在600℃焙烧4h，得到γ-Al2O3含量为10wt%的蜂窝陶瓷活性载体。将上述活性载体浸渍于浓度为1mol/L的La(NO3)3溶液中12h，在80℃下干燥12h，使得La2O3的含量为5wt%，此时得到催化剂前驱体。将催化剂前驱体浸渍于1mol/L的Cu(NO3)2溶液中12 h，在120℃下干燥12h，在550℃焙烧3h，使得CuO在催化剂前驱体的含量为10wt%。
将制备的蜂窝催化剂放置于石英管中，然后在管式炉中进行反应评价。反应气体为模拟工业氨气污染废气。气体组成为空气和氨气，其中空气流量7.5L/min,氨气流量为0.03L/min，入口氨气浓度为4000ppm。反应空速为10000h-1，反应温度区间为350℃到400℃。
反应结果表明在350℃时氨的转化率超过94.2％，氮气选择性为85.3％；在400℃时氨的转化率达到98.8％，氮气选择性为76％。
实施例 9：
将质量为80g，目数为80目的圆柱形堇青石蜂窝陶瓷载体（底面直径为40mm，高度为100mm，三角形孔）浸渍于785mL浓度为0.2mol/L Al(NO3)3水溶液中，加入适量氨水调节pH=8~9，浸渍12h后放置于烘箱中，在120℃干燥18h。放置于马弗炉中在600℃焙烧4h，得到γ-Al2O3含量为10wt%的蜂窝陶瓷活性载体。将上述活性载体浸渍于浓度为1mol/L的La(NO3)3溶液中12h，在80℃下干燥12h，使得La2O3的含量为15wt%，此时得到催化剂前驱体。将催化剂前驱体浸渍于1mol/L的Cu(NO3)2溶液中12 h，在120℃下干燥12h，在550℃焙烧3h，使得CuO在催化剂前驱体的含量为10wt%。
将制备的蜂窝催化剂放置于石英管中，然后在管式炉中进行反应评价。反应气体为模拟工业氨气污染废气。气体组成为空气和氨气，其中空气流量7.5L/min,氨气流量为0.03L/min，入口氨气浓度为4000ppm。反应空速为10000h-1，反应温度区间为350℃到400℃。
反应结果表明在350℃时氨的转化率超过92.7%，氮气选择性为89%；在400℃时氨的转化率达到99.3%，氮气选择性为75.1%。

Claims (10)

1.一种用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，该催化剂由第一载体堇青石蜂窝陶瓷、多孔性的第二载体无机氧化物、助剂稀土氧化物和活性金属组分四部分组成；该催化剂是先利用第二载体多孔性氧化物对第一载体堇青石蜂窝陶瓷表面进行改性处理，再将稀土氧化物负载到载体上得到催化剂前驱体，最后将活性金属组分分布到催化剂前驱体中得到所述催化剂。
2.如权利要求1所述的用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，第一载体堇青石蜂窝陶瓷为80~300目的堇青石蜂窝陶瓷。
3.如权利要求1所述的用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，第二载体无机氧化物为二氧化硅或三氧化二铝。
4.如权利要求1所述的用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，助剂稀土氧化物为氧化钇或氧化镧。
5.如权利要求1所述的用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，金属活性组分为氧化铜或氧化锰。
6.一种如权利要求1-5任一所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a) 室温下，将第一载体堇青石蜂窝陶瓷放置在反应釜中，配制0.1~1mol/L第二载体无机氧化物的前驱体水溶液加入到反应釜中，调节pH值= 8~9，浸渍12~36h，80~150℃下干燥12~24h，450~600℃下焙烧2~6h，使第二载体无机氧化物在第一载体堇青石蜂窝陶瓷中的含量为5wt~20 wt %，此时制得具有活性的催化剂载体；
步骤b) 配制0.5~3mol/L稀土氧化物的前驱体溶液，将步骤a)制得的催化剂载体浸渍在该稀土氧化物的前驱体溶液中12~36h，在60~120℃下干燥12~24h，使稀土氧化物在催化剂载体中的含量为5wt~20 wt %，此时得到催化剂前驱体；
步骤c) 配制0.5~3mol/L活性金属组分的前驱体溶液，将步骤b)制得的催化剂前驱体浸渍在该活性金属组分的前驱体溶液中12~36h，在80~150℃下干燥12~24h，450~600℃下焙烧2~6h，使活性金属组分在催化剂前驱体中的含量为5wt~20 wt %，得到所述的催化剂。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，当第二载体无机氧化物为二氧化硅时，其前驱体为正硅酸四乙酯；当第二载体无机氧化物为三氧化二铝时，其前驱体为硝酸铝。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，当助剂稀土氧化物为氧化钇时，其前驱体为硝酸钇；当活性金属组分为氧化镧时，其前驱体为硝酸镧。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中，当活性金属组分为氧化铜时，其前驱体为硝酸铜；当活性金属组分为氧化锰时，其前驱体为硝酸锰。
10.如权利要求1-5任一所述的催化剂在催化氧化废气中的氨中的应用。
CN201610368846.XA 2016-05-30 2016-05-30 一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法 Pending CN106040247A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610368846.XA CN106040247A (zh) 2016-05-30 2016-05-30 一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610368846.XA CN106040247A (zh) 2016-05-30 2016-05-30 一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106040247A true CN106040247A (zh) 2016-10-26

Family

ID=57171327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610368846.XA Pending CN106040247A (zh) 2016-05-30 2016-05-30 一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106040247A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107159304A (zh) * 2017-05-09 2017-09-15 中国第汽车股份有限公司 一种纳米稀土掺杂的蜂窝催化剂及其制备方法
CN107252613A (zh) * 2017-07-27 2017-10-17 嘉兴市九分钟生物科技有限公司 一种能除氨和除臭的空气净化材料及其制备方法
CN108325536A (zh) * 2018-02-10 2018-07-27 普利飞尔环保科技（上海）有限公司 一种催化VOCs的锰-铜基复合氧化物掺杂稀土元素的催化剂及其制备方法和应用
CN109261200A (zh) * 2018-09-30 2019-01-25 无锡威孚环保催化剂有限公司 用于当量燃烧天然气发动机的氨泄漏催化剂及其制备方法
CN109569736A (zh) * 2018-12-26 2019-04-05 乔培根 一种除氮氧化物的新型催化体系及其制备方法
CN114425416A (zh) * 2020-10-10 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种氨转化催化剂及其制备方法和应用
CN114917753A (zh) * 2022-06-16 2022-08-19 中晶环境科技股份有限公司 负载物在选择性催化氨气中的用途

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85109694A (zh) * 1985-12-12 1987-06-24 华东化工学院 非贵金属蜂窝状燃烧催化剂
CN101947456A (zh) * 2010-08-19 2011-01-19 华南理工大学 一种整体式汽车尾气净化催化剂及其制备方法
US20140178273A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Caterpillar Inc. Ammonia oxidation catalyst system
JP5748894B1 (ja) * 2014-11-07 2015-07-15 三菱重工業株式会社 排ガス処理方法及び脱硝・ｓｏ３還元装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85109694A (zh) * 1985-12-12 1987-06-24 华东化工学院 非贵金属蜂窝状燃烧催化剂
CN101947456A (zh) * 2010-08-19 2011-01-19 华南理工大学 一种整体式汽车尾气净化催化剂及其制备方法
US20140178273A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Caterpillar Inc. Ammonia oxidation catalyst system
JP5748894B1 (ja) * 2014-11-07 2015-07-15 三菱重工業株式会社 排ガス処理方法及び脱硝・ｓｏ３還元装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107159304A (zh) * 2017-05-09 2017-09-15 中国第汽车股份有限公司 一种纳米稀土掺杂的蜂窝催化剂及其制备方法
CN107252613A (zh) * 2017-07-27 2017-10-17 嘉兴市九分钟生物科技有限公司 一种能除氨和除臭的空气净化材料及其制备方法
CN108325536A (zh) * 2018-02-10 2018-07-27 普利飞尔环保科技（上海）有限公司 一种催化VOCs的锰-铜基复合氧化物掺杂稀土元素的催化剂及其制备方法和应用
CN108325536B (zh) * 2018-02-10 2021-02-12 普利飞尔环保科技（上海）有限公司 一种催化VOCs的锰-铜基复合氧化物掺杂稀土元素的催化剂及其制备方法和应用
CN109261200A (zh) * 2018-09-30 2019-01-25 无锡威孚环保催化剂有限公司 用于当量燃烧天然气发动机的氨泄漏催化剂及其制备方法
CN109569736A (zh) * 2018-12-26 2019-04-05 乔培根 一种除氮氧化物的新型催化体系及其制备方法
CN114425416A (zh) * 2020-10-10 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种氨转化催化剂及其制备方法和应用
CN114425416B (zh) * 2020-10-10 2023-11-03 中国石油化工股份有限公司 一种氨转化催化剂及其制备方法和应用
CN114917753A (zh) * 2022-06-16 2022-08-19 中晶环境科技股份有限公司 负载物在选择性催化氨气中的用途

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106040247A (zh) 一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法
CN108325536B (zh) 一种催化VOCs的锰-铜基复合氧化物掺杂稀土元素的催化剂及其制备方法和应用
US10179328B2 (en) Low temperature SCR catalyst for denitrating diesel vehicle exhaust, and preparation method thereof
CN104646022B (zh) 一种蜂窝式低温脱硝催化剂及其制备方法
CN106925265B (zh) 一种过渡金属复合氧化物催化剂
CN102513123B (zh) 一种处理工业废气的稀土钙钛矿型催化剂及其制备方法、应用
CN102824909B (zh) 一种低温催化燃烧挥发性有机物催化剂及其制备方法
WO2019114261A1 (zh) 一种铜基负载型氨氧化催化剂及其制备方法
CN111408365A (zh) 一种用于低温脱硝的整体型锰基催化剂的制备方法
CN106391009A (zh) 一种用于VOCs催化氧化用的催化剂的制备方法及应用
CN108246312A (zh) 具有低温活性挥发性有机污染物净化的催化剂及制备方法
CN106732579A (zh) 用于有机废气低温催化燃烧的纳米贵金属整体催化剂及其制备方法
CN101804344A (zh) 锰/碳纳米管脱氮催化还原催化剂及制备方法
CN102553572A (zh) 一种宽活性温度窗口的scr催化剂及其制备方法
CN104474890A (zh) 一种负载型金属氧化物催化剂催化直接分解no脱硝的方法
CN102489305A (zh) 一种催化分解n2o的过渡金属复合氧化物催化剂及其制备方法
CN111085217B (zh) 在堇青石上生长的三维多孔Mn-Co微球及制备与应用
CN113694933A (zh) 一种高熵共掺杂低温scr脱硝催化剂及其制备方法和应用
CN106824217A (zh) 一种蜂窝状整体式催化剂及其制备方法
CN106362763A (zh) 一种用于SCR脱硝的Mn‑NiOx催化材料的合成方法
CN110280265A (zh) 一种用于低温下催化dpf被动再生的多元金属氧化物催化剂及其制备方法
CN107876063B (zh) 一种低温抗硫脱硝催化剂的制备方法
CN111111656A (zh) 一种常温催化引燃VOCs自持燃烧的耐高温催化燃烧催化剂及其制备方法和应用
CN104324737A (zh) 一种整体式常温低浓度一氧化碳催化剂及其制备和应用
CN103949249A (zh) 一种用于燃气锅炉一氧化碳选择性还原氮氧化物催化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161026

RJ01 Rejection of invention patent application after publication