CN113926466A - 一种脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱硝催化剂及其制备方法，其特征在于，采用如下方法制备：(1)将一定比例的钴盐和钼盐溶解在去离子水中，随后加入甘氨酸，搅拌混合均匀；在80‑120摄氏度下反应18‑20h，结束后，在300‑400摄氏度下热处理1‑2h，得到CoMoO4；(2)将步骤(1)得到的CoMoO4加入丙三醇溶液中，接着加入Cu盐和Mn盐，混合均匀，继续加入一定的酒石酸和CTAB，将混合液转入高压反应釜中，溶剂热反应得到CoMoO4‑CuMn2O4复合材料，纳米片状CoMoO4分散形成花状结构，比表面非常大，有利于增加反应位点和活性；通过溶剂热在其表面负载一层纳米CuMn2O4，提高了CuMn2O4分散性，两种双金属氧化物复合，克服了单一催化材料的催化性能不足的缺点，二者之间容易形成异质结，共同提高脱硝性能。

Description

一种脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及环境保护与环境催化领域，尤其涉及一种脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
来自于工业和交通排放的氮氧化物NOx是大气中主要污染物，严重影响着生态环境并危害着人体健康。近年来，NOx的高效脱除已经成为我国面临的严峻形势。氨选择性催化还原技术是在一定温度范围内将NOx转化为N2，反应条件易于控制，成本低廉。目前，市面上常用的V-W-Ti催化剂，然而其催化温度为300～400℃，温度较高，并且催化剂的使用寿命短、高温选择性差，因此，开发低温高效脱硝催化剂具有重要的现实意义。
CN105032398A公开一种片状形貌为载体V2O5/TiO2低温NH3-SCR催化剂的制备及其在脱硝中的应用，属于环境保护与环境催化领域。是以片状形貌的TiO2载体，通过浸渍法负载V2O5活性组分后所制备。其中V2O5含量为3wt％，TiO2含量为97wt％。采用有形貌的TiO2载体，比商用的TiO2P25，有规整的形貌和更好的结晶性，片状形貌TiO2，优先暴露高能晶面[001]，高的表面能增加了载体与活性组分的相互作用，导致更高的还原性，增强了其NH3-SCR脱硝活性。以NH3为还原剂，片状形貌的钒钛催化剂比以商用P25载体及以八面体形貌载体制备的钒钛催化剂在100-300℃有更好的低温脱硝活性，在250℃时，脱硝活性可达98％，高于其他催化剂20％以上。
CN109012688A公开了一种类水滑石基NiMnFe低温脱硝催化剂的制备方法及应用，属于气体净化脱硝催化剂制备领域。本发明使用六水合硝酸镍、硝酸锰溶液(质量分数为50％)、九水合硝酸铁为原料，以尿素为沉淀剂，柠檬酸钠为络合剂，以去离子水作为溶剂、洗涤剂，经配制溶液、均匀搅拌、水热处理、抽滤、洗涤、干燥步骤，制得镍锰铁类水滑石前驱体；一定温度下，将镍锰铁类水滑石前驱体焙烧得到NiMnFe复合氧化物脱硝催化剂。本发明所述方法制备的NiMnFe复合氧化物催化剂应用于低温NH3-SCR反应表现出良好的催化活性(在150℃～330℃NOx转化率达90％以上)，高的N2选择性及优异的抗H2O、抗SO2中毒性能。
但是，现有技术中脱硝领域的催化剂活性低、材料结构不稳定，寿命短、易失活。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本申请所要解决的技术问题是提供一种制备用于低温脱硝的催化材料，制备工艺简单，同时在低温条件下具有较高的脱硝效率。
一种低温脱销催化剂，其特征在于，采用如下方法制备：
(1)将一定比例的钴盐和钼盐溶解在去离子水中，随后加入甘氨酸，搅拌混合均匀；在80-120摄氏度下反应18-20h，结束后，在300-400摄氏度下热处理1-2h，得到CoMoO4；
(2)将步骤(1)得到的CoMoO4加入丙三醇溶液中，接着加入Cu盐和Mn盐，混合均匀，继续加入一定的酒石酸和CTAB，将混合液转入高压反应釜中，溶剂热反应得到CoMoO4-CuMn2O4复合材料。
优选的，钴盐和钼盐为硝酸钴、硝酸钼，其摩尔比为1：1；硝酸钴与甘氨酸的质量比为1：(0.2-0.6)；
优选的，Cu盐和Mn盐为硝酸铜、硝酸锰，摩尔比为1：2；Cu盐与酒石酸、CTAB的质量比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.3)
优选的，溶剂热的反应温度为180-200摄氏度，反应时间为10-18h；
技术效果：
本申请先制备得到纳米片状CoMoO4，其纳米片分散形成花状结构，比表面非常大，有利于增加反应位点和活性；通过溶剂热在其表面负载一层纳米CuMn2O4，提高了CuMn2O4分散性，两种双金属氧化物复合，克服了单一催化材料的催化性能不足的缺点，二者之间容易形成异质结，共同提高脱硝性能。
附图说明
图1为本申请实施例1的复合材料的SEM图。
具体实施方式
实施例1
(1)将8mmol的硝酸钴和8mmol硝酸钼溶解在100ml去离子水中，随后加入甘氨酸，硝酸钴与甘氨酸的质量比为1：0.5，搅拌混合均匀；在120摄氏度下反应18h，结束后，在300摄氏度下空气气氛下热处理1h，得到CoMoO4；
(2)将步骤(1)得到的CoMoO4加入100ml丙三醇溶液中，接着加入5mmol的硝酸铜和5mmol硝酸锰，混合均匀，继续加入一定的酒石酸和CTAB，硝酸铜与酒石酸、CTAB的质量比为1：0.2：0.1
(3)将混合液转入高压反应釜中，180℃溶剂热反应10h得到CoMoO4-CuMn2O4复合材料。
实施例2
(1)将9mmol的硝酸钴和9mmol硝酸钼溶解在100ml去离子水中，随后加入甘氨酸，硝酸钴与甘氨酸的质量比为1：0.4，搅拌混合均匀；在100摄氏度下反应18h，结束后，在300摄氏度下空气气氛下热处理1h，得到CoMoO4；
(2)将步骤(1)得到的CoMoO4加入100ml丙三醇溶液中，接着加入5mmol的硝酸铜和5mmol硝酸锰，混合均匀，继续加入一定的酒石酸和CTAB，硝酸铜与酒石酸、CTAB的质量比为1：0.2：0.1
(3)将混合液转入高压反应釜中，180℃溶剂热反应10h得到CoMoO4-CuMn2O4复合材料。
对比例1
(1)将9mmol的硝酸钴和9mmol硝酸钼溶解在100ml去离子水中，随后加入甘氨酸，硝酸钴与甘氨酸的质量比为1：0.4，搅拌混合均匀；在100摄氏度下反应18h，结束后，在300摄氏度下空气气氛下热处理1h，得到CoMoO4；
对比例2
在100ml丙三醇溶液中，加入5mmol的硝酸铜和5mmol硝酸锰，混合均匀，继续加入一定的酒石酸和CTAB，硝酸铜与酒石酸、CTAB的质量比为1：0.2：0.1；
将混合液转入高压反应釜中，180℃溶剂热反应10h得到CuMn2O4复合材料。
脱硝性能测试：
在固定床上进行脱硝性能测试，将10mg的催化剂置于固定床反应器中，控制进口气体流量，以N2作为载气，气体组成为：NO为500ppm、NH3为500ppm、反应空速为为60000h-1。逐步升高反应温度，测试NOx浓度，结果如表1所示。
脱硝率 最高活性温度
实施例1 97.1 140℃
实施例2 96.2 180℃
对比例1 90.1 260℃
对比例2 89.7 250℃
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种脱硝催化剂及其制备方法，其特征在于，采用如下方法制备：
(1)将一定比例的钴盐和钼盐溶解在去离子水中，随后加入甘氨酸，搅拌混合均匀；在80-120摄氏度下反应18-20h，结束后，在300-400摄氏度下热处理1-2h，得到纳米片状CoMoO4，纳米片状CoMoO4相互堆叠形成花状结构；
(2)将步骤(1)得到的CoMoO4加入丙三醇溶液中，接着加入Cu盐和Mn盐，混合均匀，继续加入一定的酒石酸和CTAB，将混合液转入高压反应釜中，溶剂热反应得到CoMoO4-CuMn2O4复合材料，纳米级的CuMn2O4分散于CoMoO4纳米片表面。
2.根据权利要求1所述的一种低温脱硝催化剂，钴盐和钼盐为硝酸钴、硝酸钼，其摩尔比为1：1；硝酸钴与甘氨酸的质量比为1：(0.2-0.6)。
3.根据权利要求1-2所述的一种低温脱硝催化剂，Cu盐和Mn盐为硝酸铜、硝酸锰，摩尔比为1：2；Cu盐与酒石酸、CTAB的质量比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.3)。
4.根据权利要求1-3所述的一种低温脱硝催化剂，溶剂热的反应温度为180-200摄氏度，反应时间为10-18h。
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