CN107349952A - 一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法 - Google Patents

一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107349952A
CN107349952A CN201710845246.2A CN201710845246A CN107349952A CN 107349952 A CN107349952 A CN 107349952A CN 201710845246 A CN201710845246 A CN 201710845246A CN 107349952 A CN107349952 A CN 107349952A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal oxide
doping
oxide catalyst
ternary metal
stirring
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.)
Withdrawn
Application number
CN201710845246.2A
Other languages
English (en)
Inventor
黄文艳
董平
蒋其民
薛小强
杨宏军
蒋必彪
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.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
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 Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN201710845246.2A priority Critical patent/CN107349952A/zh
Publication of CN107349952A publication Critical patent/CN107349952A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24Nitrogen compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/2073Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20738Iron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20761Copper

Abstract

本发明公开了一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法,步骤如下:向100~200mL水中加入4~8g氢氧化铜,搅拌,同时向其中缓慢滴加3~10g/L的柠檬酸溶液20~120mL,滴加完成后,再加入氯化锰2~3g和铁氰化钾4~8g,搅拌溶解后转移至聚四氟乙烯衬底的水热反应釜中,放入烘箱中在160~200℃下反应18~24h后自然冷却,离心后得到固体物经过去离子水洗涤、干燥,再置于马弗炉中在450~550℃下煅烧4~6h,即得一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂。铁氰化钾和锰盐在水热下形成含氮铁酸锰,柠檬酸和氢氧化铜缓慢反应,逐步和形成的含氮铁酸锰形成络合物,三者络合充分,形成均匀复合的三元体系,经过氮掺杂,对一氧化氮的转化率有了较大的提高。

Description

一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种处理氮氧化物的氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法,属于 催化材料制备领域。
背景技术
[0002] 氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染物之一。其中57%来自固定源,如钢 铁、火力发电、水泥、燃煤锅炉等化石燃料燃烧产生的废气。每年来自全国机动车的排放量 高达583.3万吨,90%以上为一氧化氮(N0)。最常用的NOx治理技术是选择性催化还原法 (SCR),但该方法需要具有较高的反应温度(通常为200〜40(TC),无法适用于半封闭空间内 NOx的常温消除。采用气相选择性催化氧化,即先将N0催化氧化为N02,再用碱液进行吸收消 除,是一种行之有效的方法。目前用于N0常温催化氧化的催化材料报道最多的是活性炭纤 维(ACF),碱液涂覆或掺杂改性的活性炭纤维或活性炭(AC)等,该类催化材料具有较大的比 表面积,较多的孔隙结构和表面官能团,主要通过对N0吸附再氧化进行反应,但是产生的 N〇2很容易吸附在炭表面,随着N02的增多,表面活性位减少,活性下降,无法满足实际的应 用需求,因此急需开发出一种活性高、稳定性好的常温催化氧化N0催化剂,具有高效稳定 性,用于半封闭空间内污染物的净化。
[0003]过渡金属氧化物催化剂具有较好的催化氧化活性,详细考察了Mn,Ce,Co,Fe四种 过渡金属氧化物,发现在250〜350°C温度范围内,NO催化氧化活性顺序为Mn〇x>C〇〇X>CU〇x> FeOx,当温度低于2〇0°C时这四种催化剂的催化氧化活性都很低。唐晓龙等(《环境工程学 报》2010年弟3期639-643页)米用沉淀法制备出一系列过渡金属氧化物催化剂,在内径为 10mm的固定床反应器中考察其对低浓度N0的催化氧化活性。他们发现在2〇〇 °C时,Mn,Cr和 Co 3种金属氧化物具有较好的N0催化氧化活性,转化率甚至高于50 %。研宄发现,3〇(rc下, 相比于CuO,ZnO和V2〇s催化剂,〇2〇3表现出了较好的N0催化氧化活性。详细研宄了锰铜催化 剂的制备参数(Cu/Mn比例,焙烧温度和时间等)对N0催化氧化性能的影响,发现锰铜催化剂 在室温具有较好的NO催化氧化性能,当Cu=Mn = 1:6时,N0转化率能够达到1〇〇 % •综上,可 见铬和锰铜分别具有N0催化氧化活性,但却无人报道铁铜锰形成的三元催化剂的催化效 果。
发明内容
[0004]本发明的目的是为克服现有催化剂活性低等不足,提供一种氮掺杂三元金属氧化 物催化剂的制备方法。 >
[0005]本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤:向1〇〇〜2〇0此水中加入4〜8g气氧 化铜,搅拌,同时向其中缓慢滴加3〜l〇g/L的柠檬酸溶液,滴加完成后,再加入氯 化锰2〜把和铁氰化钾4〜8g,搅拌溶解后转移至聚四氟乙烯衬底的水热反应釜中,放入烘 ^中在160〜2〇〇°C下反应18〜24h后自然冷却,离心后得到固体物经过去离子水洗涤、干 :fe,再置于马弗炉巾在伽〜55G°C下雛4〜6h,g卩得-种雛杂三元金纖化物催化剂。
[0006] 本发明的优点是:铁氰化钾和锰盐在水热下形成含氮铁酸锰,柠檬酸和氢氧化铜 缓慢反应,逐步和形成的含氮铁酸锰形成络合物,三者络合充分,形成均匀复合的三元体 系,经过氮掺杂,对一氧化氮的转化率有了较大的提高。
具体实施方式
[0007] 以下进一步提供本发明的3个实施例:
[0008] 实施例1
[0009] 向200mL水中加入8g氢氧化铜,搅拌,同时向其中缓慢滴加l〇g/L的柠檬酸溶液 120mL,滴加完成后,再加入氯化锰3g和铁氰化钾8g,搅拌溶解后转移至聚四氟乙烯衬底的 水热反应釜中,放入烘箱中在200°C下反应24h后自然冷却,离心后得到固体物经过去离子 水洗涤、干燥,再置于马弗炉中在55〇 °C下煅烧4h,即得一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂。
[0010] 采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置,称量lOOmg合成得到的氮掺杂三元 金属氧化物催化剂放置管中,调节空气的流速为25mL/min,空气流动带动N0气体进入U形管 反应器中,每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为60001T1。在30°C条件下,N0初始浓 度为20ppm,N0转化率为97 • 8 %。
[0011] 实施例2
[0012]向i00mL水中加入4g氢氧化铜,搅拌,同时向其中缓慢滴加3g/L的柠檬酸溶液 20mL,滴加完成后,再加入氯化锰2g和铁氰化钾4g,搅拌溶解后转移至聚四氟乙烯衬底的水 热反应釜中,放入烘箱中在160°C下反应18h后自然冷却,离心后得到固体物经过去离子水 洗涤、干燥,再置于马弗炉中在450°C下煅烧6h,即得一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂。 [0013] 采用u形管(内径4mm)连续流动反应评价装置,称量100mg合成得到的氮掺杂三元 金属氧化物催化剂放置管中,调节空气的流速为25mL/min,空气流动带动N0气体进入U形管 反应器中,每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为60001T1。在30°C条件下,N0初始浓 度为20ppm,N0转化率为96 • 2 %。
[0014] 实施例3
[0015] 向150mL水中加入8g氢氧化铜,搅拌,同时向其中缓慢滴加7g/L的柠檬酸溶液 100mL,滴加完成后,再加入氯化锰3g和铁氰化钾7g,搅拌溶解后转移至聚四氟乙烯衬底的 水热反应釜中,放入烘箱中在20(TC下反应24h后自然冷却,离心后得到固体物经过去离子 水洗涤、干燥,再置于马弗炉中在55(TC下煅烧5h,即得一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂。 [0016] 采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置,称量lOOmg合成得到的氮掺杂三元 金属氧化物催化剂放置管中,调节空气的流速为25mL/min,空气流动带动N0气体进入U形管 反应器中,每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h_1。在30°C条件下,N0初始浓 度为25ppm,N0转化率为96 • 5 %。

Claims (1)

1. 一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法,其特征是依次包括如下步骤: 向100〜200mL水中加入4〜8g氢氧化铜,搅拌,同时向其中缓慢滴力卩3〜l〇g/L的柠檬酸 溶液2〇〜l2〇mL,滴加完成后,再加入氯化锰2〜3g和铁氰化钾4〜8g,搅拌溶解后转移至聚 四,乙烯衬底的水热反应釜中,放入烘箱中在16〇〜2〇〇〇C下反应1S〜識后自然冷却,离心 后得到固体物经过去离子水洗涤、千燥,再置于马弗炉中在450〜55〇。(:下煅烧4〜6h,即得 一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂。
CN201710845246.2A 2017-09-19 2017-09-19 一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法 Withdrawn CN107349952A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710845246.2A CN107349952A (zh) 2017-09-19 2017-09-19 一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710845246.2A CN107349952A (zh) 2017-09-19 2017-09-19 一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107349952A true CN107349952A (zh) 2017-11-17

Family

ID=60291593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710845246.2A Withdrawn CN107349952A (zh) 2017-09-19 2017-09-19 一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107349952A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101028594A (zh) * 2006-03-01 2007-09-05 中国科学院生态环境研究中心 低温选择性催化还原氮氧化物的复合氧化物催化剂
CN101507928A (zh) * 2009-03-23 2009-08-19 华南理工大学 一种铁锰复合氧化物催化剂及其制备方法和应用
CN106914267A (zh) * 2017-03-31 2017-07-04 温州大学 一种铁氮共掺杂介孔碳及其制备方法和应用
CN106925269A (zh) * 2015-12-29 2017-07-07 天津市英派克石化工程有限公司 一种高效低成本负载型脱硫脱硝纳米催化剂的制备方法
CN106925291A (zh) * 2015-12-30 2017-07-07 中国石油天然气股份有限公司 一种用于降低FCC烟气中NOx含量的催化剂及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101028594A (zh) * 2006-03-01 2007-09-05 中国科学院生态环境研究中心 低温选择性催化还原氮氧化物的复合氧化物催化剂
CN101507928A (zh) * 2009-03-23 2009-08-19 华南理工大学 一种铁锰复合氧化物催化剂及其制备方法和应用
CN106925269A (zh) * 2015-12-29 2017-07-07 天津市英派克石化工程有限公司 一种高效低成本负载型脱硫脱硝纳米催化剂的制备方法
CN106925291A (zh) * 2015-12-30 2017-07-07 中国石油天然气股份有限公司 一种用于降低FCC烟气中NOx含量的催化剂及其制备方法
CN106914267A (zh) * 2017-03-31 2017-07-04 温州大学 一种铁氮共掺杂介孔碳及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104492446B (zh) 一种用于氨选择性还原氮氧化物的催化剂及制备方法
CN103816918B (zh) 一种弱晶化纳米氧化锰基吸附/催化剂及其制备方法
CN101352681B (zh) 以氮掺杂活性炭为载体的低温scr催化剂及其制备工艺
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
CN101284238B (zh) 固定源氨选择性催化还原氮氧化物系列催化剂
CN105032395B (zh) 锆掺杂钒酸铈脱硝催化剂、制备方法及应用
CN103316685A (zh) 一种低维纳米结构钒酸铁脱硝催化剂、制备方法及应用
CN102861565A (zh) 一种氧化铝负载氧化铈催化剂及其制备方法和应用
CN101507920B (zh) 一种低温选择性催化还原氮氧化物的催化剂的制备方法
CN107456964A (zh) 用于碳氢化合物低温氧化的超大比表面积钙钛矿型复合氧化物催化剂及其制备
CN107983354B (zh) 一种抗碱中毒铜基尖晶石低温脱硝催化剂的制备方法
CN103372373B (zh) 一种催化裂化再生烟气脱硝净化的方法
CN108355606B (zh) 一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂以及制备方法
CN104971735B (zh) 一种高效的柴油车尾气净化氧化催化剂及其制备方法和应用
CN105289644B (zh) 一种平板式抗硫低温scr脱硝催化剂及其制备方法
CN107349952A (zh) 一种氮掺杂三元金属氧化物催化剂的制备方法
CN101618323A (zh) 用于催化还原氮氧化物的结构化催化剂及其制备方法
CN110947394A (zh) 一种基于ZIF-67-Mn/Co的低温NO氧化催化剂及制备方法与应用
CN107233895B (zh) 一种机动车尾气净化用氧化催化剂及其制备方法
CN109647502A (zh) 一种新型低温脱硝催化剂的制备及应用
CN107519891A (zh) 一种三元金属氧化物催化剂的制备方法
CN107469811A (zh) 一种宽温度窗口脱硝催化剂及其制备方法和应用
CN102814191A (zh) 一种低温脱硝CeO2-NaX分子筛催化剂及其制备方法
CN109433254B (zh) 一种限域分子筛脱硝催化剂及其制备方法
CN105478105A (zh) 一种oms-2催化剂的制备方法

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
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20171117

WW01 Invention patent application withdrawn after publication