CN110052262A - 一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法 - Google Patents
一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110052262A CN110052262A CN201910351735.1A CN201910351735A CN110052262A CN 110052262 A CN110052262 A CN 110052262A CN 201910351735 A CN201910351735 A CN 201910351735A CN 110052262 A CN110052262 A CN 110052262A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vanadium catalyst
- sulfur dioxide
- sulphuric acid
- modifying
- diatomite
- 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.)
- Granted
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
- B01J23/16—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
- B01J23/20—Vanadium, niobium or tantalum
- B01J23/22—Vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/69—Sulfur trioxide; Sulfuric acid
- C01B17/74—Preparation
- C01B17/76—Preparation by contact processes
- C01B17/78—Preparation by contact processes characterised by the catalyst used
- C01B17/79—Preparation by contact processes characterised by the catalyst used containing vanadium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,是以Pr掺杂和水热法对二氧化硫制硫酸用的钒催化剂联合改性。本发明具有改性成本低,改性过程无毒无害,利于大型生产,且改性后的钒催化剂催化活性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种二氧化硫制硫酸用的催化剂的改性方法,特别是一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法。
背景技术
随着国民环保意识的增强,降低硫酸生产中尾气SO2的排放成为关注的焦点和研究的重点,解决该问题的主要手段在于提高钒催化剂的性能。然而,与进口钒催化剂相比,国产钒催化剂存在转化率低、起燃温度高、热稳定性差和寿命短等问题,其原因是:国产催化剂中五价钒和表面化学吸附氧的含量较低,晶相组分晶粒尺寸较大,活性熔盐熔融温度较高,孔容较小,且孔径分布范围较窄。
前人通过在催化剂中添加铯盐来解决活性熔盐熔融温度较高的问题,虽然取得不错的收效,但铯盐价格昂贵,增加了企业的生产成本;国内有研究人员采用水淬法制得五氧化二钒的溶胶,再通过浸渍法负载在硅藻土上,制得纳米钒催化剂。虽然活性组分晶粒尺寸有所变小,但是此法制备溶胶过程中需要高温条件下熔融五氧化二钒,这导致大量有毒的气态五氧化二钒挥发进入空气中,有损人体健康,不利于大型生产。
稀土氧化物Pr具有具有很好的储氧能力,钒催化剂在二氧化硫催化氧化反应中,其中起关键作用的就是V5+物种及表面化学吸附氧,向钒催化剂中掺杂稀土元素若是可以提高V5+及表面化学吸附氧的含量,则是有利于催化氧化反应的。
水热法是合成纳米材料的常用方法,其合成的纳米材料具有颗粒均匀,粒度细,反应温度低,工艺较为简单等优点。因此,在负载活性组分V2O5到载体之前,利用水热法预先将活性组分制成V2O5纳米粒子,然后再利用超声浸渍法将V2O5纳米粒子负载到硅藻土上,以此便可达到减小活性组分晶粒尺寸,提高活性组分分散性的目的。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法。本发明具有改性成本低,改性过程无毒无害,利于大型生产,且改性后的钒催化剂催化活性好的特点。
本发明的技术方案:一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,是以Pr掺杂和水热法对二氧化硫制硫酸用的钒催化剂联合改性。
前述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,具体包括如下步骤:
a、将Pr(NO3)3溶于去离子水中,然后与硅藻土混合均匀,经过浸渍、过滤、干燥和焙烧后得到Pr掺杂的硅藻土载体;
b、称取V2O5加入到H2O2溶液中,搅拌使其完全溶解后,再转入水热罐中密封,并在150-210℃保温反应20-30h,待反应结束后自然冷却至室温,然后经离心、洗涤、过滤和干燥后得到纳米V2O5;
c、将K2SO4和无水Na2SO4溶于去离子水中,再加入步骤b制得的纳米V2O5并将其分散,得到浸渍液,将浸渍液与步骤a制得的Pr掺杂的硅藻土载体混合均匀,然后先超声浸渍,再静置;
d、静置结束后,过滤,得到钒催化剂坯样,将坯样成型,再经干燥和焙烧后,得到改性的钒催化剂。
前述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,所述步骤a中,Pr(NO3)3和硅藻土的质量比为0.5-1.5:20。
前述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,所述步骤b中,H2O2溶液的体积分数为10%。
前述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,所述步骤c中,K2SO4和无水Na2SO4的质量比为6:1-1.5。
前述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,所述步骤c中,浸渍液与Pr掺杂的硅藻土载体混合时,按浸渍液中的V2O5与Pr掺杂的硅藻土载体中的硅藻土的质量比为0.5-1.5:10的比例进行混合。
前述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,所述步骤c中,所述超声浸渍和静置的总时长为20-30h。
前述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,步骤a、b和d中,所述干燥的温度为70-90℃,干燥时间1-3h;步骤a和d中,所述焙烧是干燥后以4-6℃/min升温至550-650℃焙烧4-6h。
本发明的有益效果
1、本发明通过掺杂Pr和利用水热法联合对钒催化剂进行改性,与掺杂铯盐相比,成本更低,降低了企业的生产负担。
2、本发明通过掺杂Pr和利用水热法联合对钒催化剂进行改性,与水淬法相比,减少了制备过程中有毒物质V2O5高温下的挥发。
3、本发明通过联合改性方法对钒催化剂的活性组分进行改性,先降低了催化剂中活性组分的晶粒尺寸,然后掺入Pr元素,得到了一种晶粒尺寸更小,活性组分活性更高的钒催化剂,其催化剂的表面V5+物种及表面化学吸附氧的百分含量得到了极大的提高。
本发明改性的催化剂和进口钒催化剂的表征和活性评价数据:
(1)本发明复合改性钒催化剂和进口钒催化剂VK38中表面化学吸附氧物种的百分含量分别为:9.77%,4.35%。
(2)本发明复合改性钒催化剂和进口钒催化剂VK38中V5+的百分含量分别为:91.70%,84.31%。
(3)本发明复合改性钒催化剂和进口钒催化剂VK38中活性组分晶体尺寸分别为:28nm,35nm
(4)本发明复合改性钒催化剂中活性组分熔融相变温度主要出现在429.5℃和474.2℃两处;VK38中活性组分熔融相变温度主要出现在477.1℃。
(5)本发明复合改性钒催化剂和进口钒催化剂VK38孔容分别是1.9358ml/g和1.5249ml/g。
(6)在485℃时,本发明复合改性钒催化剂催化氧化二氧化硫的转化率为92.09%,较进口钒催化剂VK38催化氧化二氧化硫的转化率高约5.26%;在410℃时,本发明复合改性钒催化剂催化氧化二氧化硫的转化率为73.88%,较进口钒催化剂VK38催化氧化二氧化硫的转化率高约9.27%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
实施例1:一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,步骤如下:
a、将1质量份的Pr(NO3)3溶于去离子水中,然后与20质量份的硅藻土混合均匀,经过浸渍、过滤、80℃干燥2h,然后以5℃/min升温至600℃焙烧5h后得到Pr掺杂的硅藻土载体;
b、称取2质量份的V2O5加入到质量分数为10%的H2O2溶液中,搅拌使其完全溶解后,再转入水热罐中密封,并在180℃保温反应24h,待反应结束后自然冷却至室温,然后经离心、洗涤、过滤,80℃干燥2h后得到纳米V2O5;
c、将6质量份的K2SO4和1.3质量份的无水Na2SO4溶于去离子水中,再加入步骤b制得的纳米V2O5并将其分散,得到浸渍液,将浸渍液与步骤a制得的Pr掺杂的硅藻土载体混合均匀,然后先超声浸渍,再静置,浸渍和静置时间共24h;
d、静置结束后,过滤,得到钒催化剂坯样,将坯样成型,再经80℃干燥2h后,以5℃/min升温至600℃焙烧5h,得到改性的钒催化剂。
实施例2:一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,步骤如下:
a、将0.5质量份的Pr(NO3)3溶于去离子水中,然后与20质量份的硅藻土混合均匀,经过浸渍、过滤、70℃干燥1h,然后以4℃/min升温至550℃焙烧4h后得到Pr掺杂的硅藻土载体;
b、称取1质量份的V2O5加入到质量分数为10%的H2O2溶液中,搅拌使其完全溶解后,再转入水热罐中密封,并在150℃保温反应20h,待反应结束后自然冷却至室温,然后经离心、洗涤、过滤,70℃干燥1h后得到纳米V2O5;
c、将6质量份的K2SO4和1质量份的无水Na2SO4溶于去离子水中,再加入步骤b制得的纳米V2O5并将其分散,得到浸渍液,将浸渍液与步骤a制得的Pr掺杂的硅藻土载体混合均匀,然后先超声浸渍,再静置,浸渍和静置时间共20h;
d、静置结束后,过滤,得到钒催化剂坯样,将坯样成型,再经70℃干燥1h后,以4℃/min升温至550℃焙烧4h,得到改性的钒催化剂。
实施例3:一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,步骤如下:
a、将1.5质量份的Pr(NO3)3溶于去离子水中,然后与20质量份的硅藻土混合均匀,经过浸渍、过滤、90℃干燥1-3h,然后以6℃/min升温至650℃焙烧6h后得到Pr掺杂的硅藻土载体;
b、称取3质量份的V2O5加入到质量分数为10%的H2O2溶液中,搅拌使其完全溶解后,再转入水热罐中密封,并在210℃保温反应30h,待反应结束后自然冷却至室温,然后经离心、洗涤、过滤, 90℃干燥3h后得到纳米V2O5;
c、将6质量份的K2SO4和1.5质量份的无水Na2SO4溶于去离子水中,再加入步骤b制得的纳米V2O5并将其分散,得到浸渍液,将浸渍液与步骤a制得的Pr掺杂的硅藻土载体混合均匀,然后先超声浸渍,再静置,浸渍和静置时间共30h;
d、静置结束后,过滤,得到钒催化剂坯样,将坯样成型,再经90℃干燥3h后,以6℃/min升温至650℃焙烧6h,得到改性的钒催化剂。
Claims (8)
1.一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,其特征在于:是以Pr掺杂和水热法对二氧化硫制硫酸用的钒催化剂联合改性。
2.根据权利要求1所述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
a、将Pr(NO3)3溶于去离子水中,然后与硅藻土混合均匀,经过浸渍、过滤、干燥和焙烧后得到Pr掺杂的硅藻土载体;
b、称取V2O5加入到H2O2溶液中,搅拌使其完全溶解后,再转入水热罐中密封,并在150-210℃保温反应20-30h,待反应结束后自然冷却至室温,然后经离心、洗涤、过滤和干燥后得到纳米V2O5;
c、将K2SO4和无水Na2SO4溶于去离子水中,再加入步骤b制得的纳米V2O5并将其分散,得到浸渍液,将浸渍液与步骤a制得的Pr掺杂的硅藻土载体混合均匀,然后先超声浸渍,再静置;
d、静置结束后,过滤,得到钒催化剂坯样,将坯样成型,再经干燥和焙烧后,得到改性的钒催化剂。
3.根据权利要求2所述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,其特征在于:所述步骤a中,Pr(NO3)3和硅藻土的质量比为0.5-1.5:20。
4.根据权利要求2所述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,其特征在于:所述步骤b中,H2O2溶液的体积分数为10%。
5.根据权利要求2所述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,其特征在于:所述步骤c中,K2SO4和无水Na2SO4的质量比为6:1-1.5。
6.根据权利要求2所述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,其特征在于:所述步骤c中,浸渍液与Pr掺杂的硅藻土载体混合时,按浸渍液中的V2O5与Pr掺杂的硅藻土载体中的硅藻土的质量比为0.5-1.5:10的比例进行混合。
7.根据权利要求2所述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,其特征在于:所述步骤c中,所述超声浸渍和静置的总时长为20-30h。
8.根据权利要求2所述的二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法,其特征在于:步骤a、b和d中,所述干燥的温度为70-90℃,干燥时间1-3h;步骤a和d中,所述焙烧是干燥后以4-6℃/min升温至550-650℃焙烧4-6h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910351735.1A CN110052262B (zh) | 2019-04-28 | 2019-04-28 | 一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910351735.1A CN110052262B (zh) | 2019-04-28 | 2019-04-28 | 一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110052262A true CN110052262A (zh) | 2019-07-26 |
CN110052262B CN110052262B (zh) | 2021-11-30 |
Family
ID=67321487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910351735.1A Active CN110052262B (zh) | 2019-04-28 | 2019-04-28 | 一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110052262B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101041131A (zh) * | 2006-03-20 | 2007-09-26 | 襄樊市精信催化剂有限责任公司 | 宽温型二氧化硫氧化制硫酸催化剂及其制备方法 |
CN101850262A (zh) * | 2010-05-26 | 2010-10-06 | 吉林省临江市天元催化剂有限公司 | 一种so2氧化反应催化剂的制备方法 |
CN103230792A (zh) * | 2013-05-03 | 2013-08-07 | 宜春银锂新能源有限责任公司 | 生产硫酸用的铷钒催化剂及其制备方法 |
US20140086823A1 (en) * | 2011-05-25 | 2014-03-27 | National University Corporation Kumamoto University | Catalyst for decomposition of sulfur trioxide and hydrogen production process |
CN107570177A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-01-12 | 贵州大学 | 一种硫酸生产用含硒钒催化剂及其制备方法 |
CN108889319A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-11-27 | 贵州大学 | 一种高效H2O2/Se复合改性钒催化剂及其制备方法 |
-
2019
- 2019-04-28 CN CN201910351735.1A patent/CN110052262B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101041131A (zh) * | 2006-03-20 | 2007-09-26 | 襄樊市精信催化剂有限责任公司 | 宽温型二氧化硫氧化制硫酸催化剂及其制备方法 |
CN101850262A (zh) * | 2010-05-26 | 2010-10-06 | 吉林省临江市天元催化剂有限公司 | 一种so2氧化反应催化剂的制备方法 |
US20140086823A1 (en) * | 2011-05-25 | 2014-03-27 | National University Corporation Kumamoto University | Catalyst for decomposition of sulfur trioxide and hydrogen production process |
CN103230792A (zh) * | 2013-05-03 | 2013-08-07 | 宜春银锂新能源有限责任公司 | 生产硫酸用的铷钒催化剂及其制备方法 |
CN107570177A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-01-12 | 贵州大学 | 一种硫酸生产用含硒钒催化剂及其制备方法 |
CN108889319A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-11-27 | 贵州大学 | 一种高效H2O2/Se复合改性钒催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
MOHAMMAD MAZIDI ET AL.: "Ce promoted V2O5 catalyst in oxidation of SO2 reaction", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
晁晶迪等: "Pr掺杂对V2O5-MoO3/TiO2催化剂NH3-SCR反应活性的影响", 《高等学校化学学报》 * |
程浩等: "水热法制备V2O5纳米材料的研究进展", 《电池》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110052262B (zh) | 2021-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106040239B (zh) | 一种高分散纳米金属单质/碳复合材料可控制备方法及其电催化应用 | |
CN105017529B (zh) | 一种多级孔结构共价三嗪类骨架微孔聚合物的制备方法 | |
CN103801705B (zh) | 一种多孔炭负载纳米金属氧化物或纳米金属材料的方法 | |
CN103785859B (zh) | 一种纳米介孔材料的制备方法 | |
CN102664275B (zh) | 一种燃料电池用碳载核壳型铜钯-铂催化剂及其制备方法 | |
CN104310481B (zh) | 多孔三氧化钼及其制备方法、加氢催化剂及脱氢催化剂 | |
CN103730638A (zh) | 一种氮掺杂碳材料的制备方法 | |
CN108091892A (zh) | 一种Fe/Co/N/MWCNTs催化剂 | |
CN103212421A (zh) | 一种基于石墨烯的纳米电催化剂的制备方法 | |
CN103861657A (zh) | 纳米银负载多孔二氧化硅的制备方法 | |
CN109759049A (zh) | 一种制备介孔碳载金属单原子催化剂的方法 | |
CN104815671A (zh) | 选择性催化还原低温脱硝催化剂及其制备方法 | |
CN109603899A (zh) | 一种用于热催化氧化甲苯的分子筛负载氧化锰催化剂及其制备方法 | |
CN109950563A (zh) | 一种金属活性位高分散的非贵金属氧还原反应催化剂及其制备方法 | |
CN109728260A (zh) | 氮硫掺杂碳包覆的碳化铁复合电极材料的制备方法 | |
CN109742415A (zh) | 一种高载量负载金属单原子石墨烯材料及其制备方法 | |
Du et al. | Surface atomic modulation of CoP bifunctional catalyst for high performance Li-O2 battery enabled by high-index (2 1 1) facets | |
CN106517161B (zh) | 一种水热法合成氧化铜掺氮石墨烯气凝胶的制备 | |
CN110052262A (zh) | 一种二氧化硫制硫酸用的钒催化剂的改性方法 | |
CN102897748A (zh) | 一种制备高中孔率淀粉基介孔炭的方法 | |
CN107051573A (zh) | 一种用于逆水煤气变换反应的催化剂及其制备方法 | |
WO2015143861A1 (zh) | 一种介孔三元复合材料及其制备方法 | |
CN107369839A (zh) | 氧化钌‑硅藻土复合负载燃料电池催化剂的制备方法 | |
CN101822987B (zh) | 碘化氢催化分解用活性炭的添加活性金属改性的方法 | |
CN112582628B (zh) | 一种FeMn双金属单原子氧还原催化剂及其制备方法与应用 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |