CN107159305A - 一种用于氨选择性还原氮氧化物的rth分子筛催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents

一种用于氨选择性还原氮氧化物的rth分子筛催化剂及其制备方法和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN107159305A
CN107159305A CN201710512691.7A CN201710512691A CN107159305A CN 107159305 A CN107159305 A CN 107159305A CN 201710512691 A CN201710512691 A CN 201710512691A CN 107159305 A CN107159305 A CN 107159305A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rth
molecular sieve
transition metal
sieve catalysts
catalyst
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
CN201710512691.7A
Other languages
English (en)
Inventor
贺泓
单玉龙
余运波
刘晶晶
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.)
Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Original Assignee
Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
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 Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS filed Critical Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Priority to CN201710512691.7A priority Critical patent/CN107159305A/zh
Publication of CN107159305A publication Critical patent/CN107159305A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/78Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8628Processes characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/90Injecting reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/617500-1000 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/206Ammonium compounds
    • B01D2251/2062Ammonia
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/01Engine exhaust gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/02Other waste gases
    • B01D2258/0283Flue gases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂及其制备方法和用途,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载过渡金属作为活性组分。本发明将RTH分子筛与过渡金属的盐溶液混合进行离子交换反应,然后经固液分离和焙烧,得到RTH分子筛催化剂。本发明采用的原料无毒无害,制备方法简单易行,所制备的催化剂具有催化活性高,N2生成选择性优异,操作温度窗口宽,能适应高空速反应条件等特点,适应于以柴油车尾气为代表的移动源尾气与固定源源烟气氮氧化物催化净化。

Description

一种用于氨选择性还原氮氧化物的RTH分子筛催化剂及其制 备方法和用途
技术领域
本发明属于环境催化技术领域,涉及一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂及其制备方法和用途,尤其涉及一种用于移动源尾气和/或固定源烟气中氮氧化物的催化净化的RTH分子筛催化剂及其制备方法和用途。
背景技术
目前,由于大气中NOx的不断增多,其造成的酸雨及光化学烟雾已严重的影响到了人类的身体健康及大气环境。因此,NOx的去除已成为科研人员的研究热点。目前,在众多去除NOx的主要方法中,以NH3为还原剂选择性催化还原NOx(NH3-SCR),因其反应所需的温度低,NOx转化率高,生成的N2不存在二次污染等优点而被广泛应用于固定源烟气脱硝与柴油车尾气净化等领域中。
高效NH3-SCR催化剂是该技术的核心。目前在NH3-SCR中,应用较多的催化剂体系是V2O5-WO3(MoO3)/TiO2,该体系的催化活性高,抗SO2中毒性能好,但是操作窗口窄,高温N2选择性低,活性组分V具有生物毒性;其他开发的非V催化剂如氧化物催化剂Ce-W、Fe-Ti,还有以ZSM-5和beta为载体的Cu基或Fe基分子筛催化剂等都不同程度的存在着温度操作窗口窄、水热稳定性差和HC中毒能力差等问题。
近几年,以CHA构型为代表的小孔分子筛催化剂因其高催化活性和高水热稳定性受到广泛关注,并已应用于柴油车尾气NOx净化。如CN 101065321A和CN 105314648 A等均公开了用于NH3-SCR的CHA构型分子筛催化剂。但是目前以CHA为构型的分子筛催化剂价格昂贵,水热稳定性仍有待进一步提高。
因此,开发具有催化活性高、温度操作窗口宽,价格优廉并且具备高水热稳定性的催化剂面临巨大的挑战。
发明内容
针对现有NH3-SCR中所用分子筛催化剂存在的温度操作窗口窄、水热稳定性差和HC中毒能力差等问题,本发明提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂及其制备方法和用途。本发明选取RTH分子筛作为催化剂载体,利用RTH分子筛的结构特征,将过渡金属活性组分负载于RTH分子筛上,得到具有宽温度操作范围且保持较高氮氧化物去除率和稳定性的RTH分子筛催化剂。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载过渡金属作为活性组分。
本发明所述RTH分子筛催化剂是以富铝型RTH分子筛的为载体的过渡金属基催化剂,其中RTH分子筛具有由八元环组成的平行于a轴和c轴的二维孔道,其孔道大小分别为0.41nm×0.38nm和0.56nm×0.25nm,RHT分子筛所具有的特定结构决定了在NH3-SCR领域具有较好的应用。
以下作为本发明优选的技术方案,但不作为本发明提供的技术方案的限制,通过以下技术方案,可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案,所述过渡金属为铜、铁、铈或锰中任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:铜和铁的组合,铁和铈的组合,铜和铈的组合,铜、铁和铈的组合,铜和锰的组合,铁和锰的组合,铜、铁和锰的组合等,优选为铜和/或铁。
优选地,所述活性组分占RTH分子筛催化剂总质量的1%~10%,例如1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为2%~5%。
本发明中,所述RTH分子筛催化剂上活性组分的负载量可以通过调整过渡金属盐溶液的浓度和/或离子交换反应的次数进行调整。
优选地,所述RTH分子筛为富铝型RTH分子筛,其硅铝比Si/Al为100~3,例如100、90、80、70、60、50、40、30、20、10或5等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述RTH分子筛催化剂的比表面面积为400m2/g~800m2/g,例如400m2/g、450m2/g、500m2/g、550m2/g、600m2/g、650m2/g、700m2/g、750m2/g或800m2/g等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面,本发明提供了上述RTH分子筛催化剂的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将RTH分子筛与过渡金属的盐溶液混合进行离子交换反应,得到混合液;
(2)将步骤(1)得到的混合液进行固液分离,得到固体混合物;
(3)将步骤(2)得到的固体混合物进行焙烧,得到RTH分子筛催化剂。
本发明中步骤(1)中所述离子交换反应可以进行多次,其根据需要的负载量进行调整。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述过渡金属的盐溶液为铜盐、铁盐,铈盐或锰盐中任意一种或至少两种组合的盐溶液,所述组合典型但非限制性实例有:铜盐和铁盐的组合,铁盐和铈盐的组合,铜盐和铈盐的组合,铜盐、铁盐和铈盐的组合,铜盐和锰盐的组合,铁盐和锰盐的组合,铜盐、铁盐和锰盐的组合等,优选为铜盐和/或铁盐。
优选地,步骤(1)所述过渡金属的盐溶液为过渡金属的硫酸盐溶液、过渡金属的硝酸盐溶液或过渡金属的醋酸盐溶液中任意一种或者至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:过渡金属的硫酸盐溶液和过渡金属的硝酸盐溶液的组合,过渡金属的硝酸盐溶液和过渡金属的醋酸盐溶液的组合,过渡金属的硫酸盐溶液、过渡金属的硝酸盐溶液和过渡金属的醋酸盐溶液的组合等。
优选地,步骤(1)所述过渡金属的盐溶液的浓度为0.01mol/L~0.5mol/L,例如0.01mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L或0.5mol/L等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。其根据需要的负载量进行调整。
本发明中,所述过渡金属的盐溶液的浓度是影响RTH分子筛催化剂的因素之一。相对于RTH分子筛,过渡金属的盐溶液的浓度过高或过低都会最终影响催化剂的催化性能。对于一定质量的RTH分子筛,若过渡金属的盐溶液的浓度过低,会使RTH分子筛上的活性组分负载量过少,降低催化剂的中低温催化活性。而过渡金属的盐溶液的浓度过高,会使分子筛上负载的金属离子过高,在焙烧过程中发生团聚,导致RTH分子筛催化剂在高温条件下催化性能降低。
优选地,步骤(1)中RTH分子筛的质量与过渡金属的盐溶液的体积比为1g:(50mL~200mL),例如1g:50mL、1g:70mL、1g:100mL、1g:130mL、1g:150mL、1g:170mL或1g:200mL等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为1g:(50mL~100mL)。本发明中,所述RTH分子筛的质量与过渡金属的盐溶液的体积比是影响RTH分子筛催化剂的因素之一,相对于RTH分子筛,过渡金属的盐溶液的用量过多或过少都会影响最终催化剂的催化剂性能。对于一定质量的RTH分子筛,若过渡金属的盐溶液用量过少,会使RTH分子筛上的活性组分负载量过少,进而降低催化剂的中低温催化活性;而过渡金属的盐溶液的用量也并非越多越好,使用过量的过渡金属的盐溶液,会使分子筛上负载的金属离子过多,进而在焙烧过程中发生团聚,进而RTH分子筛催化剂在高温条件下催化性能降低,进而降低NO的转化率。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述离子交换反应的反应条件为20℃~50℃,例如20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃或50℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(1)所述离子交换反应在搅拌条件下进行。
优选地,步骤(1)所述离子交换反应的反应时间为12h~36h,例如12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h、26h、28h、30h、32h、34h或36h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,步骤(2)所述固液分离为抽滤和/或过滤。
优选地,步骤(3)所述固体混合物经洗涤和干燥后进行焙烧。
优选地,所述干燥温度为80℃~100℃,例如80℃、83℃、85℃、87℃、90℃、93℃、95℃、97℃或100℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为100℃。
优选地,所述干燥时间为12h~36h,例如12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h、26h、28h、30h、32h、34h或36h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,步骤(3)所述焙烧温度为450℃~650℃,例如450℃、470℃、500℃、530℃、550℃、570℃、600℃、630℃或650℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述焙烧时间为3h~8h,例如3h、4h、5h、6h、7h或8h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中,所述焙烧温度也是影响RTH分子筛催化剂的因素之一。相对于RTH分子筛,焙烧温度过低或过高都会影响催化剂的催化剂性能。若焙烧温度过低,会使硫酸盐、硝酸盐或醋酸盐残留于催化剂表面,进而覆盖活性位点,从而降低RTH分子筛催化剂的催化性能。若焙烧温度过高,会使分子筛上负载的金属离子在焙烧过程中在RTH分子筛上发生迁移和团聚,进一步发生氧化,同时RTH分子筛的构型结构遭到破坏,容易造成催化剂的失活,从而降低RTH分子筛催化剂的催化性能。
作为本发明优选的技术方案,所述方法包括以下步骤:
(1)将RTH分子筛与过渡金属的盐溶液按质量与体积比为1g:(50mL~200mL)混合,于20℃~50℃在搅拌条件下进行离子交换反应,反应12h~36h,得到混合液;
(2)将步骤(1)得到的混合液进行抽滤,得到固体混合物;
(3)将步骤(2)得到的固体混合物进行洗涤,在80℃~100℃下烘干12h~36h后,在450℃~650℃下焙烧3h~8h,得到RTH分子筛催化剂。
第三方面,本发明提供了上述RTH分子筛催化剂的用途,所述RTH分子筛催化剂用于氮氧化物催化净化领域;
优选地,所述RTH分子筛催化剂用于移动源尾气和/或固定源烟气中氮氧化物的催化净化。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明所述RTH分子筛催化剂具有较宽的温度操作窗口,其可以在200℃~450℃的范围内保持较高的氮氧化物去除率,且氮氧化物去除率可达78%以上;
(2)本发明所述RTH分子筛催化剂具有高比表面积及多活性位点,与其他种类分子筛催化剂相比具有较强的热稳定性和抗水性,以及优异的N2生成选择性;
(3)本发明所述RTH分子筛催化剂均采用无毒无害组分,不会对人体健康和生态环境造成危害,制备方法简单易行;
(4)本发明所述RTH分子筛催化剂尤其适应于机动车尾气净化与固定源烟气低温脱硝。
附图说明
图1是本发明实施例1中所述催化剂的催化活性图;
图2是本发明实施例1中所述催化剂的N2的生成选择性图。
具体实施方式
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子,并不代表或限制本发明的权利保护范围,本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂及其制备方法和用途,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载过渡金属作为活性组分。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将RTH分子筛与过渡金属的盐溶液混合进行离子交换反应,得到混合液;
(2)将步骤(1)得到的混合液进行固液分离,得到固体混合物;
(3)将步骤(2)得到的固体混合物进行焙烧,得到RTH分子筛催化剂。
以下为本发明典型但非限制性实施例:
实施例1:
本实施例提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂及其制备方法和用途,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载金属铜作为活性组分。
其制备方法为:
(1)配制0.1mol/L的硫酸铜溶液,将富铝型RTH分子筛与硫酸铜溶液混合,其中RTH分子筛的质量与硫酸铜溶液的体积比为1g:80mL,在35℃下搅拌12h进行离子交换反应,得到混合液;
(2)将步骤(1)得到的混合液进行抽滤并洗涤3次得到滤饼;
(3)将步骤(2)得到的滤饼放入烘箱中于100℃烘干12h,然后在马弗炉中于550℃焙烧5h得到粉末状的具有RTH构型的Cu-RTH催化剂,将制得的催化剂压片、研碎、过筛,取20~40目备用。
将所得Cu-RTH催化剂用于NH3-SCR反应,其中反应混合气的组成为:[NO]=[NH3]=500ppm,[O2]=5%,N2作为平衡气,气体总流量为500mL/min,反应温度在150℃~550℃。
取催化剂的使用量分别为50mg、100mg和200mg,对应的空速分别为400,000h-1、200,000h-1和100,000h-1,对应的条件情况编号分别为A、B和C。NO和NH3及副产物N2O和NO2均利用红外气体池测定。
所得催化剂的催化活性均在固定反应床上进行,至反应进行至稳态测定反应气体的组成,在A、B和C三种测试情况下,催化剂的催化活性如图1所示,N2的生成选择性如图2所示。
由图1可以看出,所述催化剂有着优异的氮氧化物的催化活性。在条件C情况下,该催化剂的在200℃~450℃温度范围内,氮氧化物的转化率在80%以上。图2可以看出在150℃~550℃温度范围内,三种情况下N2的选择性都在99%以上。说明该催化剂具有非常优异的NH3-SCR催化性能。
实施例2:
本实施例提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂及其制备方法和用途,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载金属铁作为活性组分。
其制备方法为参照实施例1中的制备方法,区别在于:步骤(1)中配制0.1mol/L的硝酸铁溶液,且RTH分子筛的质量与硝酸铁溶液的体积比为1g:80mL,在50℃下搅拌20h进行离子交换反应。
将所得Fe-RTH催化剂用于NH3-SCR反应,其反应条件与实施例1中的反应条件相同,其催化活性测试方法与实施例1中相同。
本实施例所制得的Fe-RTH催化剂在条件C情况下,该催化剂的在300℃~550℃温度范围内,氮氧化物的转化率在60%以上;在150℃~550℃温度范围内,三种情况下N2的选择性都在98%以上,具有非常优异的NH3-SCR催化性能。
实施例3:
本实施例提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂及其制备方法和用途,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载金属铜和铈作为活性组分。
其制备方法为参照实施例1中的制备方法,区别在于:步骤(1)中配制0.1mol/L和0.1mol/L的醋酸铜和醋酸铈混合溶液,且RTH分子筛的质量与混合溶液的体积比为1g:198mL,在22℃下搅拌36h进行离子交换反应。
将所得Cu/Ce-RTH催化剂用于NH3-SCR反应,其反应条件与实施例1中的反应条件相同,其催化活性测试方法与实施例1中相同。
将所得Cu/Ce-RTH催化剂用于NH3-SCR反应,其反应条件与实施例1中的反应条件相同,其催化活性测试方法与实施例1中相同。
本实施例所制得的Cu/Ce-RTH催化剂在条件C情况下,该催化剂的在200℃~450℃温度范围内,氮氧化物的转化率在85%以上;在150℃~550℃温度范围内,三种情况下N2的选择性都在98%以上,具有非常优异的NH3-SCR催化性能。
实施例4:
本实施例提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂及其制备方法和用途,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载金属铜作为活性组分。
其制备方法为参照实施例1中的制备方法,区别在于:步骤(3)中焙烧温度为450℃,焙烧时间为8h。
将所得Cu-RTH催化剂用于NH3-SCR反应,其反应条件与实施例1中的反应条件相同,其催化活性测试方法与实施例1中相同。
将所得Cu-RTH催化剂用于NH3-SCR反应,在条件C情况下,该催化剂的在200℃~450℃温度范围内,氮氧化物的转化率在75%以上;在150℃~550℃温度范围内,三种情况下N2的选择性都在99%以上,具有非常优异的NH3-SCR催化性能。
实施例5:
本实施例提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂及其制备方法和用途,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载金属铜作为活性组分。
其制备方法为参照实施例1中的制备方法,区别在于:步骤(3)中焙烧温度为650℃,焙烧时间为3h。
将所得Cu-RTH催化剂用于NH3-SCR反应,其反应条件与实施例1中的反应条件相同,其催化活性测试方法与实施例1中相同。
将所得Cu-RTH催化剂用于NH3-SCR反应,在条件C情况下,该催化剂的在200℃~450℃温度范围内,氮氧化物的转化率在83%以上;在150℃~550℃温度范围内,三种情况下N2的选择性都在99%以上,具有非常优异的NH3-SCR催化性能。
对比例1:
本对比例提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的CHA构型分子筛催化剂,其从商业途径获得。
将其用于NH3-SCR反应,其反应条件与实施例1中的反应条件相同,其催化活性测试方法与实施例1中相同。
所述催化剂在条件C情况下,该催化剂的在150℃~200℃低温范围内,氮氧化物的转化率最高仅为70%,性能较本申请所述RTH催化剂差。
对比例2:
本对比例提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH构型分子筛催化剂,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载金属铜作为活性组分。
其制备方法为参照实施例1中的制备方法,区别在于:步骤(1)中RTH分子筛的质量与硫酸铜溶液的体积比为1g:20mL,即硫酸铜溶液的用量过少。
将所得Cu-RTH催化剂其用于NH3-SCR反应,其反应条件与实施例1中的反应条件相同,其催化活性测试方法与实施例1中相同。
所述催化剂在条件C情况下,该催化剂的在150℃~400℃温度范围内,氮氧化物的转化率最高仅为80%,可见催化性能明显下降。
对比例3:
本对比例提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH构型分子筛催化剂,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载金属铜作为活性组分。
其制备方法为参照实施例1中的制备方法,区别在于:步骤(1)中RTH分子筛的质量与硫酸铜溶液的体积比为1g:250mL,即硫酸铜溶液的用量过多。
将所得Cu-RTH催化剂其用于NH3-SCR反应,其反应条件与实施例1中的反应条件相同,其催化活性测试方法与实施例1中相同。
所述催化剂条件C情况下,该催化剂的在350℃~550℃温度范围内,氮氧化物的转化率最高仅为80%;在350℃~550℃温度范围内,三种情况下N2的选择性为80~90%,可见由于活性组分过多,发生团聚,进而催化剂的高温选择性明显下降。
对比例4:
本对比例提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH构型分子筛催化剂,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载金属铜作为活性组分。
其制备方法为参照实施例1中的制备方法,区别在于:步骤(3)中焙烧温度为400℃,即焙烧温度较低。
将所得Cu-RTH催化剂其用于NH3-SCR反应,其反应条件与实施例1中的反应条件相同,其催化活性测试方法与实施例1中相同。
所述催化剂条件C情况下,该催化剂的在150℃~550℃温度范围内,氮氧化物的转化率最高仅为80%,可见催化性能明显下降。
对比例5:
本对比例提供了一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH构型分子筛催化剂,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载金属铜作为活性组分。
其制备方法为参照实施例1中的制备方法,区别在于:步骤(3)中焙烧温度为700℃,即焙烧温度较高。
将所得Cu-RTH催化剂其用于NH3-SCR反应,其反应条件与实施例1中的反应条件相同,其催化活性测试方法与实施例1中相同。
所述催化剂条件C情况下,该催化剂的在300℃~550℃温度范围内,氮氧化物的转化率仅为40%~70%;在300℃~550℃温度范围内,三种情况下N2的选择性为.80%-95%,可见在过高温度下焙烧,使催化剂表面活性组分发生团聚,进而使选择性降低。
综合上述实施例和对比例可以看出,本发明所述RTH分子筛催化剂具有较宽的温度操作窗口,其可以在200℃~450℃的范围内保持较高的氮氧化物去除率,且氮氧化物去除率可达78%以上;同时,本发明所述RTH分子筛催化剂具有高比表面积及多活性位点,与其他种类分子筛催化剂相比具有较强的热稳定性和抗水性,以及优异的N2生成选择性。
申请人申明,本发明通过上述实例来说明本发明的详细应用方法,但本发明并不局限于上述详细应用方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所述技术领域的技术人员应该明了,对本发明应用于任何NH3-SCR反应的改进,对本发明条件,设备的等效变换,以及辅助条件的改变,方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种用于氨选择性还原氮氧化物反应的RTH分子筛催化剂,其特征在于,所述RTH分子筛催化剂以RTH分子筛为载体,负载过渡金属作为活性组分。
2.根据权利要求1所述的RTH分子筛催化剂,其特征在于,所述过渡金属为铜、铁、铈或锰中任意一种或至少两种的组合,优选为铜和/或铁;
优选地,所述活性组分占RTH分子筛催化剂总质量的1%~10%,优选为2%~5%;
优选地,所述RTH分子筛为富铝型RTH分子筛,其硅铝比Si/Al为100~3,优选为20~5。
3.根据权利要求1或2所述的RTH分子筛催化剂,其特征在于,所述RTH分子筛催化剂的比表面面积为400m2/g~800m2/g。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的RTH分子筛催化剂的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)将RTH分子筛与过渡金属的盐溶液混合进行离子交换,得到混合液;
(2)将步骤(1)得到的混合液进行固液分离,得到固体混合物;
(3)将步骤(2)得到的固体混合物进行焙烧,得到RTH分子筛催化剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述过渡金属的盐溶液为铜盐、铁盐、铈盐或锰盐中任意一种或至少两种组合的盐溶液;
优选地,步骤(1)所述过渡金属的盐溶液为过渡金属的硫酸盐溶液、过渡金属的硝酸盐溶液或过渡金属的醋酸盐溶液中任意一种或者至少两种的组合;
优选地,步骤(1)所述过渡金属的盐溶液的浓度为0.01mol/L~0.5mol/L;
优选地,步骤(1)中RTH分子筛的质量与过渡金属的盐溶液的体积比为1g:(50mL~200mL),优选为1g:(50mL~100mL)。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述离子交换反应的反应条件为20℃~50℃;
优选地,步骤(1)所述离子交换反应在搅拌条件下进行;
优选地,步骤(1)所述离子交换反应的反应时间为12h~36h。
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述固液分离为抽滤和/或过滤;
优选地,步骤(3)所述固体混合物经洗涤和干燥后进行焙烧;
优选地,所述干燥温度为80℃~100℃,优选为100℃;
优选地,所述干燥时间为12h~36h。
8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述焙烧温度为450℃~650℃;
优选地,步骤(3)所述焙烧时间为3h~8h。
9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)将RTH分子筛与过渡金属的盐溶液按质量与体积比为1g:(50mL~200mL)混合,于20℃~50℃在搅拌条件下进行离子交换反应,反应12h~36h,得到混合液;
(2)将步骤(1)得到的混合液进行抽滤,得到固体混合物;
(3)将步骤(2)得到的固体混合物进行洗涤,在80℃~100℃下烘干12h~36h后,在450℃~650℃下焙烧3h~8h,得到RTH分子筛催化剂。
10.一种如权利要求1-3任一项所述的RTH分子筛催化剂的用途,其特征在于,所述RTH分子筛催化剂用于氮氧化物催化净化领域;
优选地,所述RTH分子筛催化剂用于移动源尾气和/或固定源烟气中氮氧化物的催化净化。
CN201710512691.7A 2017-06-29 2017-06-29 一种用于氨选择性还原氮氧化物的rth分子筛催化剂及其制备方法和用途 Pending CN107159305A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710512691.7A CN107159305A (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种用于氨选择性还原氮氧化物的rth分子筛催化剂及其制备方法和用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710512691.7A CN107159305A (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种用于氨选择性还原氮氧化物的rth分子筛催化剂及其制备方法和用途

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107159305A true CN107159305A (zh) 2017-09-15

Family

ID=59827423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710512691.7A Pending CN107159305A (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种用于氨选择性还原氮氧化物的rth分子筛催化剂及其制备方法和用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107159305A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113070097A (zh) * 2021-03-29 2021-07-06 中国科学院生态环境研究中心 一种用于氨选择性催化还原NOx的铜基催化剂及其制备方法
CN116116455A (zh) * 2023-02-09 2023-05-16 中国科学院生态环境研究中心 一种m-rth分子筛催化剂及其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102869427A (zh) * 2010-03-11 2013-01-09 约翰逊马西有限公司 用于选择性催化还原NOx的无序分子筛载体
CN104772163A (zh) * 2015-04-11 2015-07-15 桂林理工大学 低温NH3还原NOx的Ce-Mn-Fe/ZSM-5复合氧化物催化剂及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102869427A (zh) * 2010-03-11 2013-01-09 约翰逊马西有限公司 用于选择性催化还原NOx的无序分子筛载体
CN104772163A (zh) * 2015-04-11 2015-07-15 桂林理工大学 低温NH3还原NOx的Ce-Mn-Fe/ZSM-5复合氧化物催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DONGHUI JO等: "Unseeded hydroxide-mediated synthesis and CO2 adsorption properties of an aluminosilicate zeolite with the RTH topology", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 *
JONATAN D. ALBARRACIN-CABALLERO等: "Structural and kinetic changes to small-pore Cu-zeolites after hydrothermal aging treatments and selective catalytic reduction of NOx with ammonia", 《REACTION CHEMISTRY & ENGINEERING》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113070097A (zh) * 2021-03-29 2021-07-06 中国科学院生态环境研究中心 一种用于氨选择性催化还原NOx的铜基催化剂及其制备方法
CN116116455A (zh) * 2023-02-09 2023-05-16 中国科学院生态环境研究中心 一种m-rth分子筛催化剂及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105107514B (zh) 一种蜂窝状非钒脱硝成型催化剂、制备方法及其用途
CN101920213B (zh) 以金属有机框架物为载体的低温scr脱硝催化剂及其制备方法
CN104014331B (zh) 介孔二氧化钛球负载的Mn-Ce-W复合氧化物脱硝催化剂的制备方法
CN105833901B (zh) 一种PrOx-MnOx/SAPO-34低温SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法与应用
CN108097301A (zh) 一种用于nh3-scr反应的复合催化剂及其制备方法和用途
CN105561983A (zh) 一种Mn-Ce负载型低温脱硝催化剂及其制备方法
CN104307564B (zh) 一种助剂掺杂的Cu-SAPO-34催化剂及其制备方法和应用
CN106268787A (zh) 一种钐掺杂MnOx低温SCR催化剂及其制备方法和应用
CN102658155A (zh) 一种负载型脱硝催化剂的制备方法
CN108579728B (zh) 一种高热稳定性氨选择性还原氮氧化物的催化剂及制备方法
CN104056658A (zh) 一种低温抗硫脱硝催化剂及其制备方法
CN109433254A (zh) 一种限域分子筛脱硝催化剂及其制备方法
CN110773153B (zh) 一种担载型锰基中低温脱硝催化剂、制备方法及其应用
CN103372373B (zh) 一种催化裂化再生烟气脱硝净化的方法
CN113275034A (zh) 一种用于VOCs消除的多级孔分子筛催化剂及其制备方法
CN105749965A (zh) 金属铈掺杂的Cu-SAPO-34催化剂及其制备方法
CN110292944A (zh) 一种超宽温窗scr脱硝催化剂及其制备方法
CN105944713A (zh) 一种钨锡锰铈复合氧化物脱硝催化剂及其制备和应用
CN110947416B (zh) 用于nh3-scr的铁/分子筛催化剂及其制备方法和应用
CN111889100A (zh) 一种用于氧化去除柴油车碳烟的隐钾锰矿型混合锰氧化物催化剂
CN107497482A (zh) 一种新型低温复合催化剂的制备和应用
CN107159305A (zh) 一种用于氨选择性还原氮氧化物的rth分子筛催化剂及其制备方法和用途
CN105964295B (zh) 一种富锰的Mn-SAPO-34分子筛催化剂及其制备方法与用途
CN110252317B (zh) 一种低温﹑高效脱除氮氧化物的Ce-Fe基催化剂
CN115245820B (zh) 一种尖晶石催化剂、其制备方法与应用

Legal Events

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

Application publication date: 20170915