CN111569902A - 一种用于消除氮氧化物的高效催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于消除氮氧化物的高效催化剂及其制备方法，属于消除氮氧化物催化剂领域，包括活性组分和载体，所述的活性组分包括Pd，所述的载体包括复合金属氧化物MTixCu1‑xO3，所述的M为Ca、Mg、Sr、Ba其中的任意一种，所述的x的数值为0.7‑0.9。本发明利用碱土金属元素与贵金属元素Pd协同作用、以新型制备方法制备的催化剂Pd/MTixCu1‑xO3具有介孔结构和大比表面积，极大提高了催化剂H2‑SCR消除氮氧化物的活性。同时为简化催化剂的制备工艺，以铵盐为模板剂，一次共沉淀后旋蒸干燥、焙烧，得到Pd/MTixCu1‑xO3，无需再进行浸渍、烘干、焙烧负载Pd的步骤。
Description
技术领域
本发明属于消除氮氧化物催化剂研发领域，具体地说是一种用于消除氮氧化物的高效催化剂及其制备方法。
背景技术
氮氧化物导致的大气污染问题日益严重，对环境的危害日益凸显，氮氧化物的消除成为环境领域研究的热点问题。选择性催化还原(SCR)是目前最有效的氮氧化物消除技术，在SCR技术中，用作的还原剂的一般有氨气(或尿素)、碳氢化合物、乙醇(或甲醇)、氢气等。由于氨气(或尿素)做还原剂，需要用到传统的、对环境有毒性钨钒钛体系催化剂，而且氨气(或尿素)本身也容易产生二次污染。碳氢化合物及乙醇(或甲醇)等还原剂，其低温活性较差。氢气以其在SCR消除氮氧化物应用中较高的低温活性、无二次污染、原料来源广泛的优势，成为SCR技术消除氮氧化物的还原剂的最佳选择。由于目前用于氢气选择催化还原消除氮氧化物(H2-SCR)的催化剂，多用单一金属氧化物或者分子筛。或者以外购的氧化物、分子筛等做载体进行浸渍后负载活性组分，或者以自制的氧化物或者复合氧化浸渍后负载活性组分，都必须进行浸渍步骤负载活性组分。在钙钛矿型复合金属氧化物用于H2-SCR消除氮氧化物报道中，钙钛矿型复合金属氧化物比表面积较小，制备带有介孔的载体需要含硅类硬模板剂并用碱液脱硅，工艺步骤复杂。
发明内容
本发明提供一种用于消除氮氧化物的高效催化剂，用以解决现有技术中的缺陷。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种用于消除氮氧化物的高效催化剂，包括活性组分和载体，所述的活性组分包括Pd，所述的载体包括复合金属氧化物MTixCu1-xO3。
如上所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂，所述的M为Ca、Mg、Sr、Ba其中的任意一种。
如上所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂，所述的x的数值为0.7-0.9。
一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：准确称取MCl2、TiCl4、CuCl2和PdCl2溶于稀盐酸中，搅拌均匀得到混盐溶液；
步骤二：将上述混盐溶液滴加入饱和草酸铵水溶液中并搅拌，滴加完毕后调节溶液pH值至7.5-8，使M、Ti、Cu和Pd离子完全络合沉淀；
步骤三：将步骤二所得固液混合物干燥至固体粉末；
步骤四：将步骤三所得的固体粉末在950-1050℃下焙烧2-3h，降至室温，得催化剂Pd/MTixCu1-xO3。
如上所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，所述的步骤一中MCl2、TiCl4、CuCl2和PdCl2的添加量的摩尔比为1:0.7-0.9:0.1-0.3:0.003-0.01。
如上所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，所述的步骤一种稀盐酸的pH值为3-5。
如上所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，所述的稀盐酸的添加体积是MCl2、TiCl4、CuCl2和PdCl2的总质量的10-20倍，其换算单位为ml/g。
如上所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，所述的步骤二中混盐溶液与饱和草酸铵水溶液的体积比为1:1。
如上所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，所述的步骤二中滴加完成后用氨水调节pH值。
本发明的优点是：本发明利用碱土金属元素与贵金属元素Pd协同作用、以新型制备方法制备的催化剂Pd/MTixCu1-xO3具有介孔结构和大比表面积，极大提高了催化剂H2-SCR消除氮氧化物的活性。同时为简化催化剂的制备工艺，以铵盐为模板剂，一次共沉淀后旋蒸干燥、焙烧，得到Pd/MTixCu1-xO3，无需再进行浸渍、烘干、焙烧负载Pd的步骤。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
步骤一：按照摩尔比1:0.83:0.17:0.008，称量2.03gMgCl2·6H2O、1.862gTiCl4、0.2295gCuCl2和0.0142gPdCl2溶于55.4ml的pH值为4.1的稀盐酸水溶液中，搅拌均匀得到混盐溶液；
步骤二：将上述混盐溶液滴加入55.4ml饱和草酸铵水溶液中并搅拌，滴加完毕后用氨水调节溶液pH值至7.5，使Mg、Ti、Cu和Pd离子完全络合沉淀；
步骤三：将步骤二中所得的固液混合物旋蒸干燥得到固体粉末；
步骤四：将步骤三所得的固体粉末在950℃下焙烧2h，降至室温，得催化剂Pd/MgTi0.83Cu0.17O3。
经测试，所制备的Pd/MgTi0.83Cu0.17O3比表面积168m2/g，90-250℃的低温区间氮氧化物消除率80-95％。
实施例2
步骤一：按照摩尔比1:0.88:0.12:0.01,称量1.11gCaCl2、1.672gTiCl4、0.162gCuCl2和0.0177gPdCl2溶于44.4ml的pH值为3.2的稀盐酸水溶液中，搅拌均匀得到混盐溶液。
步骤二：将上述混盐溶液滴加入44.4ml饱和草酸铵水溶液中并搅拌，滴加完毕后用氨水调节溶液pH值至8，使Ca、Ti、Cu和Pd离子完全络合沉淀；
步骤三：将步骤二中所得的固液混合物旋蒸干燥得到固体粉末；
步骤四：将步骤三所得的固体粉末在980℃下焙烧3h，降至室温，得催化剂Pd/CaTi0.88Cu0.12O3。
经测试，所制备的Pd/CaTi0.88Cu0.12O3比表面积175m2/g，90-250℃的低温区间氮氧化物消除率85-98％。
实施例3
步骤一：按照摩尔比1:0.9:0.1:0.004,称量1.11gCaCl2、1.71gTiCl4、0.135gCuCl2和0.0071gPdCl2溶于72.6ml的pH值为4.6的稀盐酸水溶液中，搅拌均匀得到混盐溶液。
步骤二：将上述混盐溶液滴加入72.6ml饱和草酸铵水溶液中并搅拌，滴加完毕后用氨水调节溶液pH值至7.6，使Ca、Ti、Cu和Pd离子完全络合沉淀；
步骤三：将步骤二中所得的固液混合物旋蒸干燥得到固体粉末；
步骤四：将步骤三所得的固体粉末在950℃下焙烧3h，降至室温，得催化剂Pd/CaTi0.9Cu0.1O3。
经测试，所制备的Pd/CaTi0.9Cu0.1O3比表面积152m2/g，90-250℃的低温区间氮氧化物消除率80-91％。
通过实施例1-3的数据可以得知，本发明制备的催化剂Pd/MTixCu1-xO3具有比表面积大(148-180m2/g)，有介孔结构，适用于富氧低温条件下的氮氧化物消除，在90-250℃的低温区间氮氧化物消除率最高可达98％；同时本发明的催化剂制备方法，工艺步骤简单，采用随载体复合金属氧化物共沉淀后、旋蒸、焙烧的方式将贵金属Pd负载在载体上，减少贵金属单独浸渍、干燥、焙烧步骤；以铵盐作为模板剂，烘干、焙烧除去模板剂后，复合金属氧化物体相中的铵盐位置形成介孔结构，表面的铵盐位置形成沟壑，体相中的介孔结构与表面的沟壑共同增大了催化剂比表面积，使得催化剂在氮氧化物消除过程中的活性较高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种用于消除氮氧化物的高效催化剂，其特征在于：包括活性组分和载体，所述的活性组分包括Pd，所述的载体包括复合金属氧化物MTixCu1-xO3。
2.根据权利要求1所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂，其特征在于：所述的M为Ca、Mg、Sr、Ba其中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂，其特征在于：所述的x的数值为0.7-0.9。
4.一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：准确称取MCl2、TiCl4、CuCl2和PdCl2溶于稀盐酸中，搅拌均匀得到混盐溶液；
步骤二：将上述混盐溶液滴加入饱和草酸铵水溶液中并搅拌，滴加完毕后调节溶液pH值至7.5-8，使M、Ti、Cu和Pd离子完全络合沉淀；
步骤三：将步骤二所得固液混合物干燥至固体粉末；
步骤四：将步骤三所得的固体粉末在950-1050℃下焙烧2-3h，降至室温，得催化剂Pd/MTixCu1-xO3。
5.根据权利要求4所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中MCl2、TiCl4、CuCl2和PdCl2的添加量的摩尔比为1:0.7-0.9:0.1-0.3:0.003-0.01。
6.根据权利要求4所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤一种稀盐酸的pH值为3-5。
7.根据权利要求4所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，其特征在于：所述的稀盐酸的添加体积是MCl2、TiCl4、CuCl2和PdCl2的总质量的10-20倍，其换算单位为ml/g。
8.根据权利要求4所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中混盐溶液与饱和草酸铵水溶液的体积比为1:1。
9.根据权利要求4所述的一种用于消除氮氧化物的高效催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中滴加完成后用氨水调节pH值。
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Citations (6)
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| JP2004082070A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-03-18 | Hitachi Zosen Corp | 脱硝触媒 |
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-
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