CN109261150A - 一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用方法 - Google Patents

一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109261150A
CN109261150A CN201811123321.5A CN201811123321A CN109261150A CN 109261150 A CN109261150 A CN 109261150A CN 201811123321 A CN201811123321 A CN 201811123321A CN 109261150 A CN109261150 A CN 109261150A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
silver
temperature
ammonia
nano
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
CN201811123321.5A
Other languages
English (en)
Inventor
贺泓
王飞
张长斌
余运波
石晓燕
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 CN201811123321.5A priority Critical patent/CN109261150A/zh
Publication of CN109261150A publication Critical patent/CN109261150A/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
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/48—Silver or gold
    • B01J23/50—Silver
    • 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
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/66—Silver or gold
    • 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
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/66—Silver or gold
    • B01J23/68—Silver or gold with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/688—Silver or gold with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with manganese, technetium or rhenium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

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

Abstract

本发明涉及一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用方法；所述催化剂是以纳米无机氧化物为载体，负载银作为活性组分的银基催化剂。本发明提供的催化剂在5％含水率、170000h‑1空速的条件下，100℃开始起活，180℃时对氨的转化率达到50％，在200℃时氨转化率达到100％，氮气选择性高于60％。以上本发明所述催化剂采用纳米无机氧化物为载体，通过浸渍法将催化活性组分银元素负载于纳米氧化物上，催化剂使用前进行H2预处理活化。该催化剂的制备方法工艺简单，成本低廉。

Description

一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用 方法
技术领域
本发明涉及氨气净化领域，尤其涉及一种用于氨气净化的催化剂及其制备方法。
背景技术
氨气为刺激性气味的无色气体，主要来源于工业过程中的液氨和尿素生产、燃煤烟气净化中NH3的泄露，农业中化肥的使用，畜牧业中动物粪便的排放，以及交通运输业中机动车尾气的NH3选择性催化还原过程的氨泄漏等方面。氨气能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜，人吸入过多，能引起肺肿胀，以至死亡。其存在不仅直接影响周围环境和人类健康，而且最近的研究表明氨气对我国灰霾的形成有重要的促进作用。因此，氨气的去除有很重要的意义。
目前，国内外主要通过吸收、吸附、高温燃烧、催化分解、催化氧化等手段消除氨气的污染。液体吸收法处理成本高，效果不稳定，并且易产生二次污染；吸附法是物理分离过程，没有对氨气进行降解转化，如果不能对解吸产物进行处理，将同样不可避免的产生二次污染问题；燃烧法主要针对高浓度氨气，而且能耗较高，易产生氮氧化物等二次污染物；催化分解温度窗口较高，能耗也相对较高。选择性催化氧化法将氨气转化为氮气和水，条件相对温和，无二次污染，是一种较高应用前景的氨气净化技术。
CN101979140A公开了一种去除氨气污染的催化剂，其通过等体积浸渍法将活性金属组分负载于多孔无机物载体上，所述活性金属组分为铜组分和/或锰组分，所述多孔无机物载体为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化铈、三氧化二铁其中的一种或一种以上的氧化物的混合物；该催化剂在250℃时的转化率为98％；其存在的缺陷是氨气完全转化所需的温度高，在反应气体含水的条件下所需的转化温度更高，能耗大。
CN104888845A公开了一种用于催化氧化氨气的铂/铈铝-分子筛催化剂及其制备方法；所述催化剂以堇青石为载体，载体表面涂覆催化剂层，所述催化剂层的催化活性中心由贵金属铂、铈-铝复合氧化物和铷改性的分子筛组成；所述催化剂在200℃以下的氨气转化率很低，且贵金属成本高，使得工业应用的成本提高。
CN101417237A公开了一种用于氨气选择性催化氧化的Ptx-Fe-ZSM-5分子筛催化剂，所述催化剂在250℃以上才能达到95％的氨转化率，温度窗口高，且活性组分贵金属Pt的加入提高的催化剂的成本，增加了工业应用的成本。
CN101554587B公开了一种低温氨选择性催化氧化催化剂，由多孔无机氧化物为载体，活性组分银和助剂组分铈三部分组成。该催化剂在160℃以上温度对氨的转化率达到100％，氮气选择性接近80％。但是该专利没有对水蒸气的影响进行考察，而实际应用过程中的废气中往往含有较高含量的水蒸气，会严重影响催化剂的氨氧化性能。
吴成强等提供了一种Cu-Ag/Al2O3复合催化剂，并将其应用于NH3-SCO，其制备过程采用浸渍法(参见“NH3的低温复相选择性催化氧化”，吴成强等，中国环境科学2004，24(6)：670～673)；上述催化剂在280℃时，NH3的转化率为96％；因此，上述催化剂存在着NH3完全氧化温度高，低温下NH3转化率低的问题。
上述文献虽然对催化氨气脱除提供了一定的帮助，但依然存在着催化温度窗口高，催化剂成本高的问题。且由于实际处理的气体中均含有水，因此开发一种催化温度窗口低，尤其在含水条件下催化温度窗口低且催化成本低的催化剂及其制备方法是具有重要意义的。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用方法。所述催化剂在所处理的气体不含水的条件下，100℃时转化率即达到100％；在5％含水量、170000h-1空速的条件下，200℃时转化率即达到100％，氮气选择性高于60％。
为达此目的，本发明采用了如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种低温氨选择性氧化催化剂，所述催化剂是以纳米无机氧化物为载体，负载银作为活性组分的银基催化剂。
本发明所述纳米载体银基催化剂是以纳米无机氧化物为载体的银基催化剂，纳米氧化物所具有的特定纳米效应决定了在NH3-SCO领域具有较好的应用；一方面，本发明所述纳米氧化物载体银基催化剂具有较高的低温氨氧化活性，混合气体中无水条件下100℃即可达到100％的氨转化率；另一方面，所述催化剂可以在5％含水量、170,000h-1空速的严苛条件下高效的运行，200℃即可达到100％的氨转化率，从而实现了在含水条件下催化活性依然较高的效果。
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。
本发明中，所述纳米无机氧化物为纳米级的氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化铈或二氧化锰中的任意一种或至少两种的组合，其可以是氧化铝和二氧化钛的组合，二氧化钛和二氧化硅的组合，二氧化铈和二氧化锰的组合等。
优选地，所述活性组分由金属元素重量换算值计为1～10％的银负载于纳米无机氧化物载体上，可以为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％的银负载于纳米无机氧化物载体上；优选为由金属元素重量换算值计为6～10％的银负载于纳米无机氧化物载体上，可以为6％、7％、8％、9％、10％的银负载于纳米无机氧化物载体上。
第二方面，本发明提供了如第一方面所述的低温氨选择性氧化催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)配制银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米氧化物载体，经搅拌浸渍、干燥和焙烧，制得以纳米氧化物为载体的银基催化剂。
优选地，步骤(1)所述银前驱体溶液为硝酸银溶液。
优选地，所述银前驱体溶液中银的浓度为0.002mol/L～0.01mol/L，例如0.002mol/L、0.004mol/L、0.006mol/L、0.008mol/L或0.01mol/L。
优选地，所述纳米无机氧化物载体的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：(50mL～200mL)，例如1g：50mL、1g：60mL、1g：70mL、1g：80mL、1g：90mL、1g：100mL、1g：110mL、1g：120mL、1g：130mL、1g：140mL、1g：150mL、1g：160mL、1g：170mL、1g：180mL、1g：190mL、1g：200mL；优选为1g：(50mL～100mL)，例如1g：50mL、1g：60mL、1g：70mL、1g：80mL、1g：90mL或1g：100mL。
本发明通过优选上述银前驱体溶液中银的浓度以及纳米无机氧化物与银前驱体溶液的体积比，将更有利于活性组分在载体上的分散，使低温氨选择性氧化催化剂在含水条件下的氨转化率更高。
优选地，步骤(2)所述搅拌浸渍的温度为20℃～90℃，例如20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃；优选为20℃～50℃，例如20℃、30℃、40℃或50℃。
优选地，所述搅拌浸渍的时间为1h～20h，例如1h、2h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h或20h；优选为1h～3h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h。
优选地，步骤(2)所述干燥包括旋转蒸发干燥和脱水干燥。
优选地，所述旋转蒸发干燥的温度为40℃～80℃，例如40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃；优选为60℃。
优选地，所述旋转蒸发干燥的时间为1-2h，例如1h、1.5h或2h。
优选地，所述脱水干燥的温度为90℃～110℃，例如90℃、95℃、100℃、105℃或110℃；优选为105℃。
优选地，所述脱水干燥的时间为6～12h，例如6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h。
优选地，所述焙烧的气氛为空气。
优选地，步骤(2)所述焙烧的温度为450℃～650℃，例如450℃、475℃、500℃、525℃、550℃、575℃、600℃、625℃或650℃；优选为500℃。
优选地，步骤(2)所述焙烧的时间为3h～8h，例如3h、4h、5h、6h、7h或8h。
作为本发明优选的技术方案，本发明提供的低温氨选择性氧化催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)配制银浓度为0.002mol/L～0.01mol/L的银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米氧化物载体，所述纳米无机氧化物载体的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：(50mL～200mL)；在20℃～90℃的温度下搅拌浸渍1h～20h；
(3)将步骤(2)得到的产物在40℃～80℃的温度下旋转蒸发干燥1～2h，随后在90℃～110℃下脱水干燥6h～12h，然后在450℃～650℃下焙烧3h～8h，制得以纳米氧化物为载体的银基催化剂。
第三方面，本发明还提供了如第一方面所述的低温氨选择性氧化催化剂作为氨气净化的催化剂的用途。
优选地，将所述催化剂用于室内、移动源尾气和/或固定源烟气中氨气的催化净化，进一步优选为将所述催化剂用于机动车尾气中氨的后处理净化。
优选地，将所述催化剂用于消除工业、农业、交通以及建筑过程中产生的氨气污染，将氨气选择性催化氧化为氮气和水；进一步优选为含水条件下消除工业、农业、交通以及建筑过程中产生的氨气污染，将氨气选择性催化氧化为氮气和水。
第四方面，本发明提供了如第一方面所述的低温氨选择性氧化催化剂的使用方法，使用前包括将所述催化剂进行H2预处理活化。
优选地，所述H2预处理活化的时间为1h～4h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h或4h。
优选地，所述H2预处理活化的温度为200℃～500℃，例如200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃或500℃；优选为400℃。
使用H2预处理活化的原因在于H2预处理将使催化剂中的氧化态Ag转化成低温活性更高的金属态Ag，同时释放了部分B酸位点，因而增强了氨的吸附及转化效率。
与现有技术相比，本发明至少具有以下技术效果：
(1)本发明所述催化剂的催化温度窗口低，在所处理的气体不含水的条件下，100℃时即可达到100％的氨转化率；
(2)本发明所述催化剂在5％含水量、170000h-1空速的条件下，高于200℃时即可达到100％的氨转化率，氮气选择性高于60％；
(3)本发明所述催化剂以纳米无机氧化物为载体，以银为活性组分，材料相对廉价且均采用无毒无害组分，催化剂成本较低；
(4)本发明所述催化剂采用浸渍法制备，工艺过程简单易行；
(5)本发明所述催化剂尤其适用于机动车尾气中氨的后处理净化。
附图说明
图1是本发明实施例1中所述Ag/Al2O3催化剂在无水条件下的氨催化氧化活性曲线；
图2是本发明实施例1中所述Ag/Al2O3催化剂在5％含水量的条件下的氨催化氧化活性曲线。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实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，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
以下实施例和对比例的测试条件为：在5％的含水量下，反应气体为模拟工业氨气污染废气；气体组成：混合气体总流量为200mL/min，其中，氧气10％，氨500ppm，氮气为平衡气体。反应空速(GHSV)对催化剂为170000h-1。反应温度区间从室温到300℃；氨及产物浓度利用红外气体池进行测定。
实施例1
本实施例所提供的低温氨选择性氧化催化剂是以纳米氧化铝为载体，负载银作为活性组分的Ag/Al2O3催化剂，其中活性组分银的含量占催化剂总质量的6％。所述纳米氧化铝的比表面积为200m2/g，平均粒径为20nm。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)配制银浓度为0.01mol/L的银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米氧化铝，所述纳米氧化铝的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：56mL；在50℃的温度下搅拌浸渍3h；
(3)将步骤(2)得到的产物在60℃的温度下旋转蒸发干燥，随后在105℃下脱水干燥12h，然后在500℃下焙烧3h，制得6wt％Ag/Al2O3催化剂。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的使用方法，使用前包括将所述催化剂300℃下进行H2预处理活化3h。
将活化后的催化剂在NH3＝500ppm、O2＝10％、空速＝69,000h-1的无水条件下测试氨气的转化率，所得转化率曲线如图1所示，所述催化剂在100℃时的氨气转化率即达到100％；在NH3＝500ppm、O2＝10％、H2O＝5％、空速＝170,000h-1的含水条件下测试氨气的转化率所得转化率如图2所示，所述催化剂在180℃时对氨气的转化率为50％，200℃时氨转化率达到100％。
本实施例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表1。
表1 6％Ag/Al2O3-H2催化剂活性评价结果
实施例2
本实施例所提供的低温氨选择性氧化催化剂是以纳米氧化铝为载体，负载银作为活性组分的Ag/Al2O3催化剂，其中活性组分银的含量占催化剂总质量的10％；所用纳米氧化铝的规格与实施例1相同。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)配制银浓度为0.01mol/L的银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米氧化铝，所述纳米氧化铝的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：93mL；在50℃的温度下搅拌浸渍3h；
(3)将步骤(2)得到的产物在60℃的温度下旋转蒸发干燥，随后在105℃下脱水干燥12h，然后在500℃下焙烧3h，制得10wt％-Ag/Al2O3催化剂。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的使用方法，使用前包括将所述催化剂400℃下进行H2预处理活化3h。
本实施例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表2。
表2 10％Ag/Al2O3-H2催化剂活性评价结果
实施例3
本实施例所提供的低温氨选择性氧化催化剂是以纳米氧化铝为载体，负载银作为活性组分的Ag/Al2O3催化剂，其中活性组分银的含量占催化剂总质量的8％；所用纳米氧化铝的规格与实施例1相同。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)配制银浓度为0.01mol/L的银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米氧化铝，所述纳米氧化铝的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：75mL；在50℃的温度下搅拌浸渍3h；
(3)将步骤(2)得到的产物在60℃的温度下旋转蒸发干燥，随后在105℃下脱水干燥12h，然后在500℃下焙烧3h，制得8wt％-Ag/Al2O3催化剂。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的使用方法，使用前包括将所述催化剂400℃下进行H2预处理活化3h。
本实施例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表3。
表3 8％Ag/Al2O3-H2催化剂活性评价结果
实施例4
本实施例所提供的低温氨选择性氧化催化剂是以纳米二氧化钛为载体，负载银作为活性组分的Ag/TiO2催化剂，其中活性组分银的含量占催化剂总质量的10％。所述纳米二氧化钛的比表面积为40m2/g，平均粒径为30nm。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)配制银浓度为0.01mol/L的银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：93mL；在20℃的温度下搅拌浸渍3h；
(3)将步骤(2)得到的产物在40℃的温度下旋转蒸发干燥，随后在110℃下脱水干燥6h，然后在450℃下焙烧8h，制得10wt％-Ag/TiO2催化剂。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的使用方法，使用前包括将所述催化剂500℃下进行H2预处理活化3h。
本实施例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表4。
表4 10％Ag/TiO2-H2催化剂活性评价结果
实施例5
本实施例所提供的低温氨选择性氧化催化剂是以纳米二氧化锰为载体，负载银作为活性组分的Ag/MnO2催化剂，其中活性组分银的含量占催化剂总质量的10％。所述纳米二氧化锰的比表面积为120m2/g，平均粒径为30nm。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)配制银浓度为0.01mol/L的银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米二氧化锰，所述二氧化锰的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：93mL；在80℃的温度下搅拌浸渍3h；
(3)将步骤(2)得到的产物在60℃的温度下旋转蒸发干燥，随后在90℃下脱水干燥6h，然后在600℃下焙烧3h，制得10wt％-Ag/MnO2催化剂。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的使用方法，使用前包括将所述催化剂200℃下进行H2预处理活化4h。
本实施例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表5。
表5 10％Ag/MnO2-H2催化剂活性评价结果
实施例6
本实施例所提供的低温氨选择性氧化催化剂是以纳米二氧化铈为载体，负载银作为活性组分的Ag/CeO2催化剂，其中活性组分银的含量占催化剂总质量的10％。所述纳米二氧化铈的比表面积为100m2/g，平均粒径为20nm。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)配制银浓度为0.01mol/L的银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米二氧化铈，所述二氧化铈的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：93mL；在20℃的温度下搅拌浸渍3h；
(3)将步骤(2)得到的产物在60℃的温度下旋转蒸发干燥，随后在105℃下脱水干燥12h，然后在500℃下焙烧3h，制得10wt％-Ag/CeO2催化剂。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的使用方法，使用前包括将所述催化剂400℃下进行H2预处理活化3h。
本实施例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表6。
表6 10％Ag/CeO2-H2催化剂活性评价结果
实施例7
本实施例所提供的低温氨选择性氧化催化剂是以纳米二氧化硅为载体，负载银作为活性组分的Ag/SiO2催化剂，其中活性组分银的含量占催化剂总质量的10％。所述纳米二氧化硅的比表面积为150m2/g，平均粒径为50nm。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)配制银浓度为0.001mol/L的银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米二氧化硅，所述二氧化硅的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：930mL；在60℃的温度下搅拌浸渍3h；
(3)将步骤(2)得到的产物在60℃的温度下旋转蒸发干燥，随后在105℃下脱水干燥12h，然后在500℃下焙烧3h，制得Ag/SiO2催化剂。
本实施例所述的低温氨选择性氧化催化剂的使用方法，使用前包括将所述催化剂500℃下进行H2预处理活化3h。
本实施例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表7。
表7 10％Ag/SiO2-H2催化剂活性评价结果
实施例8
本实施例将实施例1中的搅拌浸渍温度替换为90℃，其他条件与实施例1完全相同。
本实施例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表8。
表8 6％Ag/Al2O3-H2催化剂活性评价结果
实施例9
本实施例将实施例1中的焙烧温度替换为600℃，其他条件与实施例1完全相同。
本实施例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表9。
表9 6％Ag/Al2O3-H2催化剂活性评价结果
实施例10
本实施例将实施例1中的焙烧温度替换为450℃，其他条件与实施例1完全相同。
本实施例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表10。
表10 6％Ag/Al2O3-H2催化剂活性评价结果
对比例1
与实施例1相比，将纳米氧化铝替换为比表面积为250平方米/克的γ-三氧化二铝粉末载体，其他条件与实施例1完全相同。
本对比例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表11。
表11 6％Ag/γ-Al2O3-H2催化剂活性评价结果
对比例2
与对比例1相比，本实施例在催化剂使用前不进行氢气预处理活化；其他条件与实施例1完全相同。
本对比例提供的催化剂在上述测试条件下氨气转化率和N2选择性与温度的对应关系及氨气转化率达到100％时所对应的温度见表12。
表12 6％Ag/γ-Al2O3催化剂活性评价结果
由实施例1～10提供的催化剂性能测试结果可以看出，其均能在5％含水量、170000h-1空速的条件下，在200℃时即可达到100％的氨转化率，并且氮气选择性高于60％。
将实施例1与对比例1～2分别进行比较后可以得出，对比例1～2所提供的催化剂均无法在200℃时达到100％的氨转化率，其需要更高的温度才能实现100％的氨转化率；同时，实施例1提供的催化剂的氮气选择性在200℃时仅能达到55.2％，远低于实施例1，由此也说明了，对比例1～2提供的催化剂在5％含水量、170000h-1空速的条件下需要更高的温度才能实现100％的氨转化率，也说明其在此条件下的催化性能较差。
综上所述，本发明提供的低温氨选择性氧化催化剂在5％含水量、170000h-1空速的条件下，100℃开始起活，180℃时对氨的转化率达到50％，200℃时氨转化率达到100％，氮气选择性高于60％，具有较高的催化活性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种低温氨选择性氧化催化剂，其特征在于，所述催化剂是以纳米无机氧化物为载体，负载银作为活性组分的银基催化剂。
2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述纳米无机氧化物为纳米级的氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化铈或二氧化锰中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述活性组分由金属元素重量换算值计为1～10％的银负载于纳米无机氧化物载体上，优选为由金属元素重量换算值计为6～10％的银负载于纳米无机氧化物载体上。
3.如权利要求1或2所述的低温氨选择性氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米氧化物载体，经搅拌浸渍、干燥和焙烧，制得以纳米氧化物为载体的银基催化剂。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述银前驱体溶液为硝酸银溶液；
优选地，所述银前驱体溶液中银的浓度为0.002mol/L～0.01mol/L；
优选地，所述纳米无机氧化物载体的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：(50mL～200mL)；优选为1g：(50mL～100mL)。
5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述搅拌浸渍的温度为20℃～90℃；优选为20℃～50℃；
优选地，所述搅拌浸渍的时间为1h～20h；优选为1h～3h。
6.如权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述干燥包括旋转蒸发干燥和脱水干燥；
优选地，所述旋转蒸发干燥的温度为40℃～80℃；优选为60℃；
优选地，所述旋转蒸发干燥的时间为1～2h；
优选地，所述脱水干燥的温度为90℃～110℃；优选为105℃；
优选地，所述脱水干燥的时间为6～12h。
7.如权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧的温度为450℃～650℃；优选为500℃；
优选地，所述焙烧的时间为3h～8h。
8.如权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制银浓度为0.002mol/L～0.01mol/L的银前驱体溶液；
(2)向步骤(1)得到的银前驱体溶液中加入纳米氧化物载体，所述纳米无机氧化物载体的质量与银前驱体溶液的体积比为1g：(50mL～200mL)，在20℃～90℃的温度下搅拌浸渍1h～20h；
(3)将步骤(2)得到的产物在40℃～80℃的温度下旋转蒸发干燥1～2h，随后在90℃～110℃下脱水干燥6h～12h，然后在450℃～650℃下焙烧3h～8h，制得以纳米氧化物为载体的银基催化剂。
9.如权利要求1或2所述的低温氨选择性氧化催化剂作为氨气净化的催化剂的用途；
优选地，所述催化剂用于室内、移动源尾气和/或固定源烟气中氨气的催化净化；
优选地，所述催化剂用于消除工业、农业、交通以及建筑过程中产生的氨气污染，将氨气选择性催化氧化为氮气和水；进一步优选为含水条件下消除工业、农业、交通以及建筑过程中产生的氨气污染，将氨气选择性催化氧化为氮气和水。
10.如权利要求1或2所述的低温氨选择性氧化催化剂的使用方法，其特征在于，使用前包括将所述催化剂进行H2预处理活化；
优选地，所述H2预处理活化的时间为1h～4h；
优选地，所述H2预处理活化的温度为200℃～500℃，优选为400℃。
CN201811123321.5A 2018-09-26 2018-09-26 一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用方法 Pending CN109261150A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811123321.5A CN109261150A (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811123321.5A CN109261150A (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109261150A true CN109261150A (zh) 2019-01-25

Family

ID=65198116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811123321.5A Pending CN109261150A (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109261150A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112138653A (zh) * 2020-10-22 2020-12-29 中国科学院生态环境研究中心 一种用于分解臭氧的催化剂及其制备方法
CN112316975A (zh) * 2020-09-14 2021-02-05 昆明理工大学 一种高抗水性负载型氨氧化催化剂及其制备方法和应用
CN112337481A (zh) * 2020-09-14 2021-02-09 昆明理工大学 一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂及其制备方法和应用
CN114042452A (zh) * 2021-12-03 2022-02-15 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 一种用于柴油车尾气的氨氧化催化剂、制备方法及其应用
CN114146705A (zh) * 2021-12-03 2022-03-08 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 一种高抗水性纳米载体低温氨催化氧化催化剂
CN114570387A (zh) * 2022-03-29 2022-06-03 北京方信立华科技有限公司 一种处理氨气逃逸的催化剂及其制备方法和应用
CN118558318A (zh) * 2024-07-29 2024-08-30 吉林大学 Pt/TiO2催化剂的制备方法及其在NH3-SCO反应中的应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101554587A (zh) * 2008-04-11 2009-10-14 中国科学院生态环境研究中心 低温氨选择性催化氧化催化剂
CN101966451A (zh) * 2010-11-06 2011-02-09 大连理工大学 一种选择性催化氧化氨的纳米铈锆固溶体基催化剂的制备方法及应用
CN107073455A (zh) * 2014-05-29 2017-08-18 英尼奥斯欧洲股份公司 改进的选择性氨氧化催化剂

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101554587A (zh) * 2008-04-11 2009-10-14 中国科学院生态环境研究中心 低温氨选择性催化氧化催化剂
CN101966451A (zh) * 2010-11-06 2011-02-09 大连理工大学 一种选择性催化氧化氨的纳米铈锆固溶体基催化剂的制备方法及应用
CN107073455A (zh) * 2014-05-29 2017-08-18 英尼奥斯欧洲股份公司 改进的选择性氨氧化催化剂

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FEI WANG ET AL.: ""Nanosize Effect of Al2O3 in Ag/Al2O3 Catalyst for the Selective Catalytic Oxidation of Ammonia"", 《ACS CATALYSIS》 *
LI ZHANG ET AL.: ""The role of silver species on Ag/Al2O3 catalysts for the selective catalytic oxidation of ammonia to nitrogen"", 《JOUNAL OF CATALYSIS》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112316975A (zh) * 2020-09-14 2021-02-05 昆明理工大学 一种高抗水性负载型氨氧化催化剂及其制备方法和应用
CN112337481A (zh) * 2020-09-14 2021-02-09 昆明理工大学 一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂及其制备方法和应用
CN112337481B (zh) * 2020-09-14 2021-08-24 昆明理工大学 一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂在处理含氰化氢和氨气的尾气中的应用
CN112138653A (zh) * 2020-10-22 2020-12-29 中国科学院生态环境研究中心 一种用于分解臭氧的催化剂及其制备方法
CN112138653B (zh) * 2020-10-22 2023-03-21 中国科学院生态环境研究中心 一种用于分解臭氧的催化剂及其制备方法
CN114042452A (zh) * 2021-12-03 2022-02-15 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 一种用于柴油车尾气的氨氧化催化剂、制备方法及其应用
CN114146705A (zh) * 2021-12-03 2022-03-08 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 一种高抗水性纳米载体低温氨催化氧化催化剂
CN114042452B (zh) * 2021-12-03 2024-03-15 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 一种用于柴油车尾气的氨氧化催化剂、制备方法及其应用
CN114570387A (zh) * 2022-03-29 2022-06-03 北京方信立华科技有限公司 一种处理氨气逃逸的催化剂及其制备方法和应用
CN118558318A (zh) * 2024-07-29 2024-08-30 吉林大学 Pt/TiO2催化剂的制备方法及其在NH3-SCO反应中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109261150A (zh) 一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用方法
CN105478134B (zh) 一种在常温下净化空气的适用性负载型催化剂
CN101380574B (zh) 一种室温催化完全氧化甲醛的催化剂
CN106925265B (zh) 一种过渡金属复合氧化物催化剂
CN102247746B (zh) 一种甲醛消除剂及其制备方法
CN104338528A (zh) 常温甲醛催化剂的制备
CN101966451B (zh) 一种选择性催化氧化氨的纳米铈锆固溶体基催化剂的制备方法及应用
CN105396579B (zh) 一种燃煤烟气脱硝脱汞催化剂及其制备方法和应用
CN103769085B (zh) 一种催化燃烧催化剂的制备方法
CN106944092B (zh) 一种具有高效光热协同催化净化VOCs的Fe-MnO2催化剂的制备方法
CN102838168A (zh) 同时室温去除空气中臭氧和甲醛的介孔氧化锰纳米材料
CN102836712A (zh) 一种室温完全去除室内空气中甲醛的催化剂
CN105797741B (zh) 一种铜掺杂型二氧化锰催化剂及其制备方法
Liu et al. Transition metals modified commercial SCR catalysts as efficient catalysts in NH3-SCO and NH3-SCR reactions
CN106000310B (zh) 一种用于脱除no的埃洛石/炭复合吸附剂的制备方法
CN106824256A (zh) 甲醛降解催化剂及其制备方法
CN108514881B (zh) 一种用于NH3催化氧化的纳米棒状结构的Cu-Ce催化剂、制备方法以及应用
CN103962174A (zh) 一种具有吸附-催化双功能消除甲醛的AgCo双金属催化剂及其制备方法
CN109289837A (zh) 一种铂炭催化剂及其制备方法和用途
CN114160123A (zh) 锰基金属氧化物单体催化剂、负载催化剂及其制备、应用方法
Zhou et al. Tunnel structured manganese dioxides for the gaseous ammonia adsorption and its regeneration performance
CN109603807A (zh) 一种改性活性炭Ce-Nb/TiO2@AC低温高效脱硫脱硝催化剂及其制备方法
CN105327699A (zh) 一种空气净化材料
CN110252317B (zh) 一种低温﹑高效脱除氮氧化物的Ce-Fe基催化剂
Yinghao et al. Low temperature selective catalytic reduction of NO by C3H6 over CeOx loaded on AC treated by HNO3

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: 20190125