CN110548521A - 一种高性能的低温nh3-scr催化剂及其制法和用途 - Google Patents
一种高性能的低温nh3-scr催化剂及其制法和用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110548521A CN110548521A CN201910886021.0A CN201910886021A CN110548521A CN 110548521 A CN110548521 A CN 110548521A CN 201910886021 A CN201910886021 A CN 201910886021A CN 110548521 A CN110548521 A CN 110548521A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carrier
- drying
- cerium
- catalyst
- aluminum
- 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
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910002551 Fe-Mn Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 claims abstract description 15
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 15
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 49
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 28
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 28
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 20
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 15
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 14
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- WLLURKMCNUGIRG-UHFFFAOYSA-N alumane;cerium Chemical compound [AlH3].[Ce] WLLURKMCNUGIRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 10
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 abstract 1
- 229910016978 MnOx Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 2
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical group [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- -1 sulfur ions Chemical class 0.000 description 1
- WKXHZKXPFJNBIY-UHFFFAOYSA-N titanium tungsten vanadium Chemical compound [Ti][W][V] WKXHZKXPFJNBIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
- B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
-
- 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
- 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
- B01J23/84—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 arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/8892—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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/206—Ammonium compounds
- B01D2251/2062—Ammonia
-
- 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
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (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)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高性能的低温NH3‑SCR催化剂及其制法和用途，属于环保技术领域。将一定量的醋酸锰和硝酸铁的水溶液混合均匀，然后加入一定量的CexAl1‑x[0.25≤x≤0.5]复合氧化物载体继续搅拌得到悬浊液，最后经过油浴蒸干、干燥、焙烧制得Fe‑Mn/CexAl1‑xO催化剂，可应用于烟气脱硝。本发明提供的催化剂的优点是：具有大比面积立方萤石型结构，在NH3‑SCR反应中低温活性优异、抗水抗硫性能良好，并且能耗低、污染小；制备工艺简便，所用原料廉价易得，环境友好；具有潜在的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种高性能的低温NH3-SCR催化剂及其制法和用途。
背景技术
近年来，以雾霾为代表的大气污染问题严重影响到我国经济社会的可持续发展。其中，氮氧化物的大量排放是导致雾霾天气的重要原因之一。NH3选择性催化还原NOx(NH3-SCR)是目前应用最普遍、最有效的烟气脱硝技术，其主要采用的钒钨钛催化剂需要在350℃以上使用，以避免SO2对催化剂的毒化。为此脱硝装置必须放在空气预热器和电除尘之前以满足操作温度的要求。这样，烟气中的高浓度烟尘就会影响催化剂的脱硝效率、稳定性和寿命。而若能成功研制低温催化剂则可将SCR装置置于电除尘之后，既可避免烟尘对催化剂的影响，又可利用烟气余热实现SCR反应。因此研发低温、高活性、抗H2O和SO2毒化的SCR催化剂是目前国内外烟气脱硝的研究热点。
近年来，Mn基催化剂由于其在低温下具有较好的NOx转化率而备受研究者们的关注。代表性的催化剂类型有负载型催化剂如：MnOx/TiO2、MnOx/Al2O3、MnOx/AC、MnOx/ZSM-5等，非负载型催化剂如无定形的MnOx，以及CuO-MnOx和MnOx-CeO2等复合氧化物催化剂。非负载型氧化物催化剂由于具有较大的压降和损失，并不适合实际工业应用。而负载型催化剂具有好的热稳定性、较高机械强度、大比表面积和活性组分高分散性的特点而更能满足实际应用的需要。众多研究表明，载体的选择对于负载型NH3-SCR催化剂来说至关重要。在众多的载体中CeO2由于优良的储释氧性能(OSC)和Ce4+/Ce3+转化过程中伴随着氧空位的产生而具有独特的优势，已经被用于NH3-SCR催化剂中。但是，纯CeO2由于比表面积太小和热稳定性较差而不能满足于实际应用。通常采用的一个有效的方法就是通过向CeO2晶格中掺入其它金属离子来改善其性能。Al2O3是较为廉价材料，同时也是酸性氧化物，因此可以调节CeO2的表面酸性，同时增大CeO2的比表面积和机械强度。因此，铈铝复合氧化物不失为一种具备工业应用潜力的NH3-SCR催化剂载体。对于这些锰基催化剂，抗硫性能是其性能考察的一个关键，关系到实际应用中的效果。因为即便是安装在脱硫装置之后的尾气中仍然含有少量SO2，对于低温SCR催化剂容易造成中毒失活。因此，我们在催化剂中添加了部分Fe2O3以提高催化剂的低温抗硫性能。总的来说，本发明涉及的多组分催化剂由于使用了铈铝复合载体和双组分活性物种而具有更高的低温活性和较好的抗SO2中毒能力。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种高性能的低温NH3-SCR催化剂，即Fe-Mn/CexAl1-xOy(0.25≤x≤0.5)负载型催化剂。本发明的另一目的在于提供Fe-Mn/CexAl1-xOy负载型催化剂的制备方法。本发明还有一目的是提供Fe-Mn/CexAl1-xOy负载型催化剂在烟气脱硝中的应用方法。
技术方案：为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂以锰的氧化物为活性组分，以铁的氧化物为催化剂的助剂，以铈铝复合氧化物为载体，其中，0.25≤x≤0.5。
优选地，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂，其中锰的质量分数占载体质量的18％，铁的质量分数占载体质量的4％。
优选地，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂为Fe-Mn/Ce0.33Al067。
所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将铈的硝酸盐和铝的硝酸盐均匀混合于水中，得到混合溶液，使铈铝的摩尔比为0.25∶0.75～0.5∶0.5，在搅拌下将浓氨水逐滴加入混合溶液中，直至其pH＝9.0，使其沉淀完全，再经过老化、离心、烘干、焙烧，即得铈铝复合氧化物，简记为CexAl1-x[0.25≤x≤0.5]；
2)以步骤1)得到的CexAl1-x为载体，用锰的醋酸盐和铁的硝酸盐混合水溶液为浸渍液，浸渍到CexAl1-x载体上，再经过搅拌、油浴蒸干、干燥、焙烧，即得以CexAl1-x为载体的Fe-Mn/CexAl1-x负载型脱硝催化剂。
优选地，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将铈的硝酸盐和铝的硝酸盐均匀混合于水中，得到混合溶液，其中铈铝的摩尔比为0.25∶0.75～0.5∶0.5，然后在剧烈搅拌下，将浓氨水逐滴加入混合溶液中，直至其pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到铈铝复合氧化物，简记为CexAl1-x[0.25≤x≤0.5]；
2)以步骤1)得到的CexAl1-x为载体，用锰的醋酸盐和铁的硝酸盐混合水溶液为浸渍液，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，浸渍到CexAl1-x载体上，搅拌2h，油浴100℃蒸干水分，在110℃下干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，得到以CexAl1-x为载体的Fe-Mn/CexAl1-x负载型脱硝催化剂。
优选地，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将铈的硝酸盐和铝的硝酸盐均匀混合于水中，得到混合溶液，其中铈铝的摩尔比为0.25∶0.75，然后在剧烈搅拌下，将浓氨水逐滴加入混合溶液中，直至其pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到铈铝复合氧化物，简记为Ce0.25Al0.75；
2)以步骤1)得到的Ce0.25Al0.75为载体，用锰的醋酸盐和铁的硝酸盐混合水溶液为浸渍液，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，浸渍到Ce0.25Al0.75载体上，搅拌2h，油浴100℃蒸干水分，在110℃下干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，得到以Ce0.25Al0.75为载体的Fe-Mn/Ce0.25Al0.75负载型脱硝催化剂。
优选地，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将铈的硝酸盐和铝的硝酸盐均匀混合于水中，得到混合溶液，其中铈铝的摩尔比为0.33∶0.67，然后在剧烈搅拌下，将浓氨水逐滴加入混合溶液中，直至其pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到铈铝复合氧化物，简记为Ce0.33Al0.67；
2)以步骤1)得到的Ce0.33Al0.67为载体，用锰的醋酸盐和铁的硝酸盐混合水溶液为浸渍液，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，浸渍到Ce0.33Al0.67载体上，搅拌2h，油浴100℃蒸干水分，在110℃下干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，得到以Ce0.33Al0.67为载体的Fe-Mn/Ce0.33Al0.67负载型脱硝催化剂。
优选地，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将铈的硝酸盐和铝的硝酸盐均匀混合于水中，得到混合溶液，其中铈铝的摩尔比为0.5∶0.5，然后在剧烈搅拌下，将浓氨水逐滴加入混合溶液中，直至其pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到铈铝复合氧化物，简记为Ce0.5Al0.5；
2)以步骤1)得到的Ce0.5Al0.5为载体，用锰的醋酸盐和铁的硝酸盐混合水溶液为浸渍液，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，浸渍到Ce0.5Al0.5载体上，搅拌2h，油浴100℃蒸干水分，在110℃下干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，得到以Ce0.5Al0.5为载体的Fe-Mn/Ce0.5Al0.5负载型脱硝催化剂。
所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂在烟气脱硝中的应用。
优选地，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂在烟气脱硝中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
1)将Fe-Mn/CexAl1-x装载在固定床反应器当中，反应温度控制在75～250℃范围；
2)以氨气为还原剂，控制气体总流量在200mL/min，并控制空速为6000mL·g-1h-1，流过反应器中的催化剂。
有益效果：相比于现有技术，本发明的优点为：
(1)本发明提供的NH3-SCR催化剂制备工艺简便，所用原料廉价易得，环境友好；
(2)本发明提供的催化剂具有大比面积立方萤石型结构，且催化剂具有优异的NH3-SCR低温催化活性；
(3)本发明提供的催化剂具有优良的抗水和抗硫性能；
(4)本发明提供的催化剂应用于烟气脱硝，能耗低、污染小、环境友好。
附图说明
图1为Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的XRD图谱；由图可知，锰的氧化物和铁的氧化物都均匀地分散在载体CexAl1-x和CeO2上；
图2为Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的H2-TPR图谱；由图可知，随着铈铝含量的变化，Fe-Mn/CexAl1-x表现出不同的氧化还原性能，且当铈铝摩尔比例为0.33∶0.67时，Fe-Mn/Ce0.33Al0.67催化剂具有较高的氧化还原性能；
图3为不同铈铝比例的Fe-Mn/CexAl1-x催化剂和Fe-Mn/CeO2催化剂的NO转化率和N2选择性对比结果图；其中，(A)为不同铈铝比例的Fe-Mn/CexAl1-x催化剂和Fe-Mn/CeO2催化剂的NO转化率对比结果，由图可知，当铈铝摩尔比例为0.33∶0.67时，Fe-Mn/Ce0.33Al0.67催化剂表现出最优的低温NH3-SCR活性；(B)为不同铈铝比例的Fe-Mn/CexAl1-x催化剂和Fe-Mn/CeO2催化剂的N2选择性对比结果，由图可知，当铈铝摩尔比例为0.33∶0.67时，Fe-Mn/Ce0.33Al0.67催化剂具有最佳的N2选择性；
图4为Fe-Mn/Ce0.33Al0.67和和Fe-Mn/CeO2催化剂在125℃时的抗硫性能测试结果图；由图可知，Fe-Mn/Ce0.33Al0.67在100ppm SO2存在的情况下，在400min的测试时间内一直具有比Fe-Mn/CeO2更高的NO转化率，抗硫性能优越。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1：Fe-Mn/CeO2催化剂的制备
将Ce(NO3)3(0.33mol·L-1)的水溶液和等体积的H2O混合均匀，在剧烈搅拌下，将氨水逐滴加入混合溶液中，直至溶液的pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到CeO2粉末。配制醋酸锰和硝酸铁的混合水溶液，然后将上述溶液浸渍于CeO2载体，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，搅拌2h，油浴100℃蒸干，在110℃干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，样品标记为Fe-Mn/CeO2。其XRD和NH3-SCR性能考察结果见附图1-4。
实施例2：Fe-Mn/Ce0.25Al0.75催化剂的制备
将Ce(NO3)3(0.25mol·L-1)的水溶液和Al(NO3)3(0.75mol·L-1)的水溶液等体积混合均匀，在剧烈搅拌下，将氨水逐滴加入混合溶液中，直至溶液的pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到Ce0.25Al0.75复合氧化物。配制醋酸锰和硝酸铁的混合水溶液，然后将上述溶液浸渍于Ce0.25Al0.75载体，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，搅拌2h，油浴100℃蒸干，在110℃干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，样品标记为Fe-Mn/Ce0.25Al0.75。其XRD和NH3-SCR性能考察结果见附图1-3。
实施例3：Fe-Mn/Ce0.33Al0.67催化剂的制备
将Ce(NO3)3(0.33mol·L-1)的水溶液和Al(NO3)3(0.67mol·L-1)的水溶液等体积混合均匀，在剧烈搅拌下，将氨水逐滴加入混合溶液中，直至溶液的pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到Ce0.33Al0.67复合氧化物。配制醋酸锰和硝酸铁的混合水溶液，然后将上述溶液浸渍于Ce0.33Al0.67载体，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，搅拌2h，油浴100℃蒸干，在110℃干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，样品标记为Fe-Mn/Ce0.33Al0.67。其XRD和NH3-SCR性能考察结果见附图1-4。
实施例4：Fe-Mn/Ce0.5Al0.5催化剂的制备
将Ce(NO3)3(0.50mol·L-1)的水溶液和Al(NO3)3(0.50mol·L-1)的水溶液等体积混合均匀，在剧烈搅拌下，将氨水逐滴加入混合溶液中，直至溶液的pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到Ce0.5Al0.5复合氧化物。配制醋酸锰和硝酸铁的混合水溶液，然后将上述溶液浸渍于Ce0.5Al0.5载体，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，搅拌2h，油浴100℃蒸干，在110℃干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，样品标记为Fe-Mn/Ce0.5Al0.5。其XRD和NH3-SCR性能考察结果见附图1-3。
实施例5：催化剂的NH3-SCR性能评价
将制备的Fe-Mn/CeO2和Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂应用于NH3-SCR反应，具体反应条件如下：该反应测试在固定床连续流动石英反应器中进行。催化剂粒度为60-80目，用量为200mg。反应气体组成为500ppm NH3，500ppm NO，5％O2，100ppm SO2，余气为Ar，空速为60,000h-1，催化反应的温度为75-250℃。在反应前，催化剂用高纯N2在200℃下吹扫0.5h，活性数据在反应达到平衡后采集，产物由Thermofisher IS10 FTIR检测分析，NO转化率和N2选择性通过以下公式计算：
结果如图4所示，Fe-Mn/Ce0.33Al0.67在100ppm SO2存在的情况下，在400min的测试时间内一直具有比Fe-Mn/CeO2更高的NO转化率，抗硫性能优越。
Claims (10)
1.一种Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂，其特征在于，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂以锰的氧化物为活性组分，以铁的氧化物为催化剂的助剂，以铈铝复合氧化物为载体，其中，0.25≤x≤0.5。
2.根据权利要求1所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂，其特征在于，其中锰的质量分数占载体质量的18％，铁的质量分数占载体质量的4％。
3.根据权利要求1所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂，其特征在于，所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂为Fe-Mn/Ce0.33Al0.67。
4.权利要求1所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将铈的硝酸盐和铝的硝酸盐均匀混合于水中，得到混合溶液，使铈铝的摩尔比为0.25∶0.75～0.5∶0.5，在搅拌下将浓氨水逐滴加入混合溶液中，直至其pH＝9.0，使其沉淀完全，再经过老化、离心、烘干、焙烧，即得铈铝复合氧化物，简记为CexAl1-x[0.25≤x≤0.5]；
2)以步骤1)得到的CexAl1-x为载体，用锰的醋酸盐和铁的硝酸盐混合水溶液为浸渍液，浸渍到CexAl1-x载体上，再经过搅拌、油浴蒸干、干燥、焙烧，即得以CexAl1-x为载体的Fe-Mn/CexAl1-x负载型脱硝催化剂。
5.根据权利要求4所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将铈的硝酸盐和铝的硝酸盐均匀混合于水中，得到混合溶液，其中铈铝的摩尔比为0.25∶0.75～0.5∶0.5，然后在剧烈搅拌下，将浓氨水逐滴加入混合溶液中，直至其pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到铈铝复合氧化物，简记为CexAl1-x[0.25≤x≤0.5]；
2)以步骤1)得到的CexAl1-x为载体，用锰的醋酸盐和铁的硝酸盐混合水溶液为浸渍液，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，浸渍到CexAl1-x载体上，搅拌2h，油浴100℃蒸干水分，在110℃下干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，得到以CexAl1-x为载体的Fe-Mn/CexAl1-x负载型脱硝催化剂。
6.根据权利要求5所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将铈的硝酸盐和铝的硝酸盐均匀混合于水中，得到混合溶液，其中铈铝的摩尔比为0.25∶0.75，然后在剧烈搅拌下，将浓氨水逐滴加入混合溶液中，直至其pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到铈铝复合氧化物，简记为Ce0.25Al0.75；
2)以步骤1)得到的Ce0.25Al0.75为载体，用锰的醋酸盐和铁的硝酸盐混合水溶液为浸渍液，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，浸渍到Ce0.25Al0.75载体上，搅拌2h，油浴100℃蒸干水分，在110℃下干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，得到以Ce0.25Al0.75为载体的Fe-Mn/Ce0.25Al0.75负载型脱硝催化剂。
7.根据权利要求5所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将铈的硝酸盐和铝的硝酸盐均匀混合于水中，得到混合溶液，其中铈铝的摩尔比为0.33∶0.67，然后在剧烈搅拌下，将浓氨水逐滴加入混合溶液中，直至其pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到铈铝复合氧化物，简记为Ce0.33Al0.67；
2)以步骤1)得到的Ce0.33Al0.67为载体，用锰的醋酸盐和铁的硝酸盐混合水溶液为浸渍液，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，浸渍到Ce0.33Al0.67载体上，搅拌2h，油浴100℃蒸干水分，在110℃下干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，得到以Ce0.33Al0.67为载体的Fe-Mn/Ce0.33Al0.67负载型脱硝催化剂。
8.根据权利要求5所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将铈的硝酸盐和铝的硝酸盐均匀混合于水中，得到混合溶液，其中铈铝的摩尔比为0.5∶0.5，然后在剧烈搅拌下，将浓氨水逐滴加入混合溶液中，直至其pH＝9.0，使其沉淀完全，老化过夜，离心得到固体并在110℃烘干，然后在马弗炉中空气气氛下550℃焙烧4h，得到铈铝复合氧化物，简记为Ce0.5Al0.5；
2)以步骤1)得到的Ce0.5Al0.5为载体，用锰的醋酸盐和铁的硝酸盐混合水溶液为浸渍液，使Mn的质量分数占载体质量的18％，Fe的质量分数占载体质量的4％，浸渍到Ce0.5Al0.5载体上，搅拌2h，油浴100℃蒸干水分，在110℃下干燥12h，空气气氛下500℃焙烧4h，得到以Ce0.5Al0.5为载体的Fe-Mn/Ce0.5Al0.5负载型脱硝催化剂。
9.权利要求1所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂在烟气脱硝中的应用。
10.根据权利要求9所述Fe-Mn/CexAl1-x负载型催化剂在烟气脱硝中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
1)将Fe-Mn/CexAl1-x装载在固定床反应器当中，反应温度控制在75～250℃范围；
2)以氨气为还原剂，控制气体总流量在200mL/min，并控制空速为6000mL·g-1h-1，流过反应器中的催化剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910886021.0A CN110548521B (zh) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | 一种高性能的低温nh3-scr催化剂及其制法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910886021.0A CN110548521B (zh) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | 一种高性能的低温nh3-scr催化剂及其制法和用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110548521A true CN110548521A (zh) | 2019-12-10 |
| CN110548521B CN110548521B (zh) | 2021-07-16 |
Family
ID=68740757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910886021.0A Active CN110548521B (zh) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | 一种高性能的低温nh3-scr催化剂及其制法和用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110548521B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113244930A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-08-13 | 南京大学 | 一种用于低温脱硝的Mn基催化剂及其制备方法和应用 |
| WO2023020579A1 (en) * | 2021-08-19 | 2023-02-23 | Basf Corporation | Metal oxide catalyst for selective catalytic reduction |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102527404A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-07-04 | 湖南大学 | 一种以γ-三氧化二铝为载体的中低温SCR脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN106824173A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-13 | 石河子大学 | 一种scr烟气脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN107970918A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-05-01 | 石河子大学 | 一种球形脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN108722432A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-02 | 青岛大学 | 一种高活性中低温scr催化剂及其制备方法 |
-
2019
- 2019-09-18 CN CN201910886021.0A patent/CN110548521B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102527404A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-07-04 | 湖南大学 | 一种以γ-三氧化二铝为载体的中低温SCR脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN106824173A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-13 | 石河子大学 | 一种scr烟气脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN107970918A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-05-01 | 石河子大学 | 一种球形脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN108722432A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-02 | 青岛大学 | 一种高活性中低温scr催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| XIAOLIANG LI,ET AL: "Molybdenum modified CeAlOx catalyst for the selective catalytic reduction of NO with NH3", 《JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS A:CHEMICAL》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113244930A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-08-13 | 南京大学 | 一种用于低温脱硝的Mn基催化剂及其制备方法和应用 |
| WO2023020579A1 (en) * | 2021-08-19 | 2023-02-23 | Basf Corporation | Metal oxide catalyst for selective catalytic reduction |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110548521B (zh) | 2021-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102527404B (zh) | 一种以γ-三氧化二铝为载体的中低温SCR脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN106732647A (zh) | 一种钙钛矿型甲烷燃烧催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN108393085B (zh) | 一种凹凸棒石负载铈掺杂MnTiOX三元组分低温脱硝催化剂及制备方法 | |
| CN102151585B (zh) | 一种担载三聚氰胺的脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN105413715B (zh) | 低温烟气脱硝用复合载体负载型酸化锰钴铈的耐硫催化剂及其制备方法 | |
| CN106944093B (zh) | 一种钙钛矿型蜂窝整体式甲烷催化燃烧催化剂及其制备方法 | |
| CN109701547B (zh) | 一种高甲烷催化活性的锰铈催化剂制备方法及产品 | |
| 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 | |
| CN110773153A (zh) | 一种担载型锰基中低温脱硝催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN102861565A (zh) | 一种氧化铝负载氧化铈催化剂及其制备方法和应用 | |
| 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 | |
| CN111085217B (zh) | 在堇青石上生长的三维多孔Mn-Co微球及制备与应用 | |
| CN110548521A (zh) | 一种高性能的低温nh3-scr催化剂及其制法和用途 | |
| CN108855053B (zh) | 一种富氧型Mn基低温脱硝催化剂的制备方法及其应用 | |
| 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 | |
| CN103357419B (zh) | 一种氧化铬担载锰铜催化剂及其制备和应用 | |
| CN109046324B (zh) | 一种以介孔氧化铈为载体的中低温脱硝催化剂及制备方法 | |
| CN110329992B (zh) | 甲醇低温水汽重整制氢催化剂及其制备方法 | |
| CN111389419B (zh) | 二氧化铈负载硫酸铁催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114602479A (zh) | 基于Ce-Zr氧化物载体的Co改性低温脱硝催化剂 | |
| CN103706371B (zh) | 一种含Ce超低V脱汞催化剂及其制备方法 | |
| CN110833827B (zh) | 高氮气选择性钒基氧化物催化剂及其制备方法 | |
| CN103394344B (zh) | 一种氧化铬担载锰催化剂及其制备和应用 | |
| CN113042038A (zh) | 一种钯铂催化剂、其制备方法及应用 | |
| CN111185217A (zh) | 一种铬基氮化碳催化剂的固相法制备方法及应用 |
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 |