CN113769755A - 低温scr锰钴二维纳米片脱硝催化剂及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂及其制备和应用，制备方法包括以下步骤：将PVP溶于去离子水中，得到PVP水溶液；将称量的钴盐和锰盐溶于PVP水溶液中，得到混合溶液，并将混合溶液所在氛围抽真空，并充入氦气进行保护；在氦气保护的条件下，向混合溶液中逐滴加入硼氢化钠，然后将溶液暴露在空气中搅拌反应；将反应后得到的固体用去离子水和无水乙醇洗涤，烘干，得到催化剂成品。与现有技术相比，本发明提供了一种反应温度窗口大，低温催化活性高，抗水、稳定性强，且无毒无污染的二维纳米片脱硝催化剂，制备方法更为简便，有利于大量生产。
Description
技术领域
本发明涉及化工催化剂领域，尤其是涉及一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂及其制备和应用。
背景技术
我国的能源结构以煤炭为主，因此国内大部分发电站以燃烧化石燃料的火力发电为主，但伴随化石燃料的燃烧生成氮氧化物排放到大气也在逐年增长，会造成光化学烟雾、酸雨等问题。选择性催化还原法是目前最高效、应用最广的处理方法。选择性氧化还原反应简称为SCR反应，即在催化剂的作用下，以NH3为还原剂，有选择性的将烟气中的污染性气体NOx还原为无毒害的N2。
在NH3-SCR脱硝体系中，脱硝催化剂的研发是其核心关键。催化剂的性能决定了脱硝反应的效率，目前商用催化剂主要是钒基催化剂，但它存在反应温度过高、抗毒害性能差、价格昂贵且有毒害等一系列弊端，因此开发反应温度窗口低、抗毒害性能好、价格低廉的催化剂至关重要。
研究表明，除了钒基催化剂之外，其他过渡金属(Fe、Co、Ni等)在NH3-SCR反应中也具有一定的催化活性，但简单合成单组分、双组分或是多组分催化剂并不能取得一个优异的SCR催化活性，因此亟需合理而且有效的设计催化剂结构以此极大的提升催化剂性能。
CN106000415A一种脱硝催化剂以及其制备方法和制备系统，主要为了提高催化剂的低温催化活性和抗水抗硫性能而提出。脱硝催化剂包括载体和活性组分，所述载体为经过微波改性的改性活性焦/炭，所述活性组分为锰钴复合氧化物。该技术方案的缺陷为制备流程复杂，需要用到特殊的微波仪器，并且需要有特定条件(惰性气体保护)下煅烧，难以实现催化剂量产。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂及其制备和应用，提供了一种反应温度窗口大，低温催化活性高，抗水、稳定性强，且无毒无污染的二维纳米片脱硝催化剂。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本技术方案的第一个目的是保护一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将PVP溶于去离子水中，得到PVP水溶液；
S2：将称量的钴盐和锰盐溶于PVP水溶液中，得到混合溶液，并将混合溶液所在氛围抽真空，并充入氦气进行保护；
S3：在氦气保护的条件下，向混合溶液中逐滴加入硼氢化钠，然后将溶液暴露在空气中搅拌反应；
S4：将反应后得到的固体用去离子水和无水乙醇洗涤，烘干，得到催化剂成品。
进一步地，S1中将PVP溶于去离子水中后，将溶液的pH调至3。
进一步地，S2中所述钴盐为CoCl2·6H2O，所述锰盐为C4H14MnO8。
进一步地，S2中混合溶液中Co与Mn元素之间的摩尔比为(1:3)～(3:1)。
进一步优选地，S2中混合溶液中Co与Mn元素之间的摩尔比为1:1。
进一步地，S2中对混合溶液所在氛围抽进行3次抽真空置换过程。
进一步地，S3中将溶液暴露在空气中搅拌反应24h。
进一步地，S3中通过蠕动泵逐滴加入硼氢化钠溶液。
本技术方案的第二个目的是保护一种上所述方法制备得到的低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂。
本技术方案的第三个目的是保护一种上述催化剂在低温SCR脱硝中的应用。
进一步地，反应温度为200℃，T80的温度窗口可为150-300℃。
与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：
(1)本技术方案中通过在二维钴的氧化物中掺杂锰扩大了催化剂的温度窗口，增大了比表面积和孔径，提高了催化剂的低温活性和催化性能，探究出了最优的锰钴比，最大限度地优化了催化剂性能。
(2)Mn与Co的1:1掺杂使催化剂二维片结构全部展开，构型呈整体式，使催化剂在反应中更加稳定，提高催化剂寿命；也使得气相体系中的反应物可以更好的吸附于催化剂表面活性位上，提高催化活性。
附图说明
图1：二维锰钴复合氧化物催化剂的TEM图像。
图2：二维锰钴复合氧化物催化剂的XRD分析图。
图3：二维锰钴复合氧化物催化剂的抗水性能图。
图4：二维锰钴复合氧化物催化剂的AFM分析图。
具体实施方式
在研发历程中，申请人长期的尝试，发现采用二维材料作为催化剂来参与脱硝反应的气体的吸附、活化、反应、脱附等过程具有较为理想的效果。二维材料的起源来自于曼切斯特大学Geim小组剥离出的石墨烯，因其大比表面积，高电子迁移率和稳定性一直备受关注，发展到现在已经衍生出各类的二维材料。本技术方案中将二维材料应用于脱硝催化剂，认为具有广泛的前景。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例中使用的各试剂药品如下表：
表1试剂药品明细
实施例1：
(1)在烧杯中取3.813g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，加入去离子水250ml，超声溶解，充分溶解后，将溶液的pH调至3。
(2)将一份量的六水合氯化钴和一份量的乙酸锰溶液溶于PVP溶液中，之后进行三次抽真空置换过程。
(3)在氦气保护的条件下，利用蠕动泵逐滴滴加一定浓度的硼氢化钠溶液，然后将溶液暴露在空气中搅拌24h。
(4)将反应液用去离子水和无水乙醇各离心洗涤3次。
(5)将洗涤后的样品放在真空干燥箱中40℃干燥12小时，得到我们的催化剂。
该催化剂的活性评价结果：
Mn1-Co1催化剂在当空速30000h-1、NO浓度500mg/m3、温度为200℃时取得最高催化活性为99.8％，T80的温度窗口(T80的温度窗口指的是脱硝转化率大于80％的温度范围)为150-300℃，温度窗口范围较宽。
二维锰钴复合氧化物催化剂在当空速30000h-1、NO浓度500mg/m3、温度为200℃时，通入5vol％H2O并且在长达30h的时间内一直保持稳定在脱硝率100％。
实施例2：
(1)在烧杯中取3.813g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，加入去离子水250ml，超声溶解，充分溶解后，将溶液的pH调至3。
(2)将一份量的六水合氯化钴和三份量的乙酸锰溶液溶于PVP溶液中，之后进行三次抽真空置换过程。
(3)在氦气保护的条件下，利用蠕动泵逐滴滴加一定浓度的硼氢化钠溶液，然后将溶液暴露在空气中搅拌24h。
(4)将反应液用去离子水和无水乙醇各离心洗涤3次。
(5)将洗涤后的样品放在真空干燥箱中40℃干燥12小时，得到我们的催化剂。
该催化剂的活性评价结果：
Mn3-Co1催化剂在当空速30000h-1、NO浓度500mg/m3、温度为200℃时取得最高催化活性为97％，T80的温度窗口为175-300℃，温度窗口范围较窄。
实施例3：
(1)在烧杯中取3.813g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，加入去离子水250ml，超声溶解，充分溶解后，将溶液的pH调至3。
(2)将一份量的六水合氯化钴和三分之一份量的乙酸锰溶液溶于PVP溶液中，之后进行三次抽真空置换过程。
(3)在氦气保护的条件下，利用蠕动泵逐滴滴加一定量的硼氢化钠溶液，然后将溶液暴露在空气中搅拌24h。
(4)将反应液用去离子水和无水乙醇各离心洗涤3次。
(5)将洗涤后的样品放在真空干燥箱中40℃干燥12小时，得到我们的催化剂。
该催化剂的活性评价结果：
Mn1-Co3催化剂在当空速30000h-1、NO浓度500mg/m3、温度为200℃时取得最高催化活性为99.8％，T80的温度窗口为165-300℃，温度窗口范围适中。
表征分析
图1(b)是实施例3的TEM图，得到的是更为光滑平整的二维片结构，但相对零散，二维与二维之间没有连成一个整体；图1(c)是实施例1的TEM图，催化剂的二维结构已经全部展开，电镜图下没有发现未转化的纳米球，二维构型更加紧密联结，没有零碎的二维片游离在外的情况出现，层与层之间也没有出现堆叠，空间构型更好；图1(d)是实施例2的TEM图，催化剂的形貌与实施例1二维催化剂比较相似，二维片结构已经全部展开不存在没有转化的纳米球，但在催化剂表面有部分细小颗粒物的存在。
图2为三种不同实施例催化剂XRD测试结果图。(a)为实施例3催化剂的衍射峰位于11.79°，23.67°，34.22°，39.2°，46.65°，59.6°，60.9°和64.9°，分别对应于晶面(003)，(011)，(202)，(015)，(120)，(224)，(332)和(312)。(b)实施例1催化剂的衍射峰位于11.79°，23.67°，34.22°，39.2°，46.65°和64.9°，分别对应于晶面(003)，(011)，(202)，(015)，(120)和(312)。(c)为实施例2催化剂的衍射峰位于11.79°，23.67°，，60.9°和64.9°，分别对应于晶面(003)，(011)，(332)和(312。锰元素的掺杂与钴形成了层状双氢氧化物(LDH)，Co2Mn3O8和(Co,Mn)(Mn,Co)2O4。随着锰元素比例的提高，衍射峰强度逐渐减小。
图3显示的是H2O对实施例1催化剂SCR脱硝活性的影响。当反应温度达到200℃并稳定之后，开始向脱硝体系中通入5vol％H2O。由图可知，200℃实施例1催化剂的脱硝效率基本稳定在接近100％，当通入水之后，催化活性并没有发生显著变化，持续通入20h后NO转化率依然保持在99％以上，当达到25h时催化性能出现一次较大波动，转化率下降至96.6％，但很快恢复至99％以上。当持稳时间到达28h后，停止水的通入，此时可以观察到，催化剂活性依然对NO具有较高转化能力。此次对二维锰钴复合氧化物催化剂抗水性测试结果显示，二维锰钴复合氧化物催化剂高脱硝效率在通入5vol％H2O并且在长达30h的时间内一直保持稳定，说明实施例1催化剂具有优异的抗水性。
图4为实施例1的AFM分析图，由图可知，实施例1所制的催化剂的纳米片厚度为1.5nm。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将PVP溶于去离子水中，得到PVP水溶液；
S2：将称量的钴盐和锰盐溶于PVP水溶液中，得到混合溶液，并将混合溶液所在氛围抽真空，并充入氦气进行保护；
S3：在氦气保护的条件下，向混合溶液中逐滴加入硼氢化钠，然后将溶液暴露在空气中搅拌反应；
S4：将反应后得到的固体用去离子水和无水乙醇洗涤，烘干，得到催化剂成品。
2.根据权利要求1所述的一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，S1中将PVP溶于去离子水中后，将溶液的pH调至3。
3.根据权利要求1所述的一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，S2中所述钴盐为CoCl2·6H2O，所述锰盐为C4H14MnO8。
4.根据权利要求1所述的一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，S2中混合溶液中Co与Mn元素之间的摩尔比为(1:3)～(3:1)。
5.根据权利要求1所述的一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，S2中对混合溶液所在氛围抽进行3次抽真空置换过程。
6.根据权利要求1所述的一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，S3中将溶液暴露在空气中搅拌反应24h。
7.根据权利要求1所述的一种低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，S3中通过蠕动泵逐滴加入硼氢化钠溶液。
8.一种如权利要求1至7中任意一项所述方法制备得到的低温SCR锰钴二维纳米片脱硝催化剂。
9.一种如权利要求8中所述催化剂在低温SCR脱硝的中应用。
10.根据权利要求9所述的一种催化剂在低温SCR脱硝的应用，其特征在于，反应温度为200℃。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115041183A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-09-13 | 上海电力大学 | Fe-Mn超薄过渡金属氧化物纳米片低温SCR脱硝催化剂及制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102166522A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-08-31 | 山东众禾环保科技股份有限公司 | 一种烟气脱硝催化剂及其制备和应用 |
| WO2012119299A1 (zh) * | 2011-03-07 | 2012-09-13 | 山东众禾环保科技股份有限公司 | 一种烟气脱硝催化剂及其制备和应用 |
| CN103752322A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-30 | 上海大学 | 立方状微纳复合结构钴锰氧化物脱硝催化剂的制备方法 |
| CN104001520A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-08-27 | 大连理工大学 | 一种低温锰基复合金属氧化物脱硝催化剂的合成方法 |
| WO2016078292A1 (zh) * | 2014-11-18 | 2016-05-26 | 福州大学 | 抗二氧化硫型低温锰-铁氧化物脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN105642308A (zh) * | 2016-01-01 | 2016-06-08 | 重庆大学 | 一种烟气低温脱硝负载型钴锰氧化物催化剂及其制备方法 |
| CN108927170A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-04 | 太原理工大学 | 一种基于CoMnAl类水滑石的低温烟气脱硝催化剂的制备方法及应用 |
-
2021
- 2021-07-15 CN CN202110800934.3A patent/CN113769755A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102166522A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-08-31 | 山东众禾环保科技股份有限公司 | 一种烟气脱硝催化剂及其制备和应用 |
| WO2012119299A1 (zh) * | 2011-03-07 | 2012-09-13 | 山东众禾环保科技股份有限公司 | 一种烟气脱硝催化剂及其制备和应用 |
| CN104001520A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-08-27 | 大连理工大学 | 一种低温锰基复合金属氧化物脱硝催化剂的合成方法 |
| CN103752322A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-30 | 上海大学 | 立方状微纳复合结构钴锰氧化物脱硝催化剂的制备方法 |
| WO2016078292A1 (zh) * | 2014-11-18 | 2016-05-26 | 福州大学 | 抗二氧化硫型低温锰-铁氧化物脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN105642308A (zh) * | 2016-01-01 | 2016-06-08 | 重庆大学 | 一种烟气低温脱硝负载型钴锰氧化物催化剂及其制备方法 |
| CN108927170A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-04 | 太原理工大学 | 一种基于CoMnAl类水滑石的低温烟气脱硝催化剂的制备方法及应用 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115041183A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-09-13 | 上海电力大学 | Fe-Mn超薄过渡金属氧化物纳米片低温SCR脱硝催化剂及制备方法 |
| CN115041183B (zh) * | 2022-05-18 | 2024-07-26 | 上海电力大学 | Fe-Mn超薄过渡金属氧化物纳米片低温SCR脱硝催化剂及制备方法 |
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