CN114849730A - 一种碳泡沫负载铜锰co-scr脱硝催化剂的制备及应用 - Google Patents

一种碳泡沫负载铜锰co-scr脱硝催化剂的制备及应用 Download PDF

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徐元琛
童翠香
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Abstract

本发明公开了一种催化剂材料领域的一种碳泡沫负载铜锰CO‑SCR脱硝催化剂的制备与应用，所述制备方法如下，将12g四水乙酸锰溶于50mL去离子水中，待其溶解完成后加入10g九水硝酸铁，等待九水硝酸铁溶解完全后加入6g碳泡沫(CF)，等待溶液浸渍24h后，在马弗炉中于500℃下煅烧2h，即可得到碳泡沫负载铁锰CO‑SCR脱硝催化剂(CF‑FM)。本发明中使用的碳泡沫具有较大的比表面积，作为载体有利于活性成分的分散，且铁锰之间的相互作用使催化剂更容易吸附氮氧化物，从而可以提升催化剂对NO的转化率，采用CO代替传统NH3作为还原气体，可解决NH3为有毒气体、易逃逸、造成管道阻塞和污染环境等问题。

Description

一种碳泡沫负载铜锰CO-SCR脱硝催化剂的制备及应用
技术领域
本发明涉及一种催化剂材料领域,具体是一种碳泡沫负载铜锰CO-SCR脱硝催化剂的制备及应用。
背景技术
氮氧化物(NOx)作为一种主要大气污染物，会造成酸雨、光化学烟雾、城市烟雾、臭氧层空洞等众多环境问题，并容易结合人体血液中的血色素，阻断血液中氧的运输，导致人体中枢神经麻痹症，同时危害人体心肺功能。目前工业生产中广泛使用的NOx控制技术有低氮燃烧技术、选择性非催化还原技术(SNCR)和选择性催化还原技术(SCR)。
SCR技术是通过某些选择性促进NH3-NOx反应的催化剂的催化作用，用作为还原剂的氨水把烟气中的NOx还原成N2和H2O。该技术脱硝效率可达90％以上，在烟气脱硝技术中效率最高，且运行性能稳定，广泛应用于现代电厂中。但氨逃逸现象是一个久久未能解决掉的难题。
CO-SCR则是以一氧化碳(CO)为还原剂将NOx还原成N2。CO作为一种还原性气体，广泛存在于烧结和焦化烟气以及机动车尾气中，同时CO也是一种无色无味的有毒气体，当空气中的CO超过0.1％时，可能导致人中毒。使用CO代替NH3进行选择性催化还原NOx不仅可以降低污染控制成本，而且可以同时消除烟气中的NO和CO，实现以废治废。
专利CN106984304A报道了一种Ru-Ag双金属复合型脱硝催化剂用于CO-SCR，以γ-Al2O3为载体，以贵金属Rh和Ag为活性成分来制备相应催化剂，该催化剂使用了贵金属，价格比较昂贵，严重制约了其广泛应用。为此我们提出一种碳泡沫负载铜锰CO-SCR脱硝催化剂的制备及应用用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳泡沫负载铜锰CO-SCR脱硝催化剂的制备及应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种碳泡沫负载铜锰CO-SCR脱硝催化剂的制备，所述具体制备方法如下：
步骤一：将12g四水乙酸锰溶于50mL去离子水中，待其溶解完成后加入10g九水硝酸铁。
步骤二：等待九水硝酸铁溶解完全后加入6g碳泡沫CF。
步骤三：等待溶液浸渍24h后，在马弗炉中于500℃下煅烧2h，即可得到碳泡沫负载铁锰CO-SCR脱硝催化剂CF-FM。
优选地，所述碳泡沫CF制备方法如下：
将商业化三聚氰胺泡沫在氩气氛围下以2℃/min升温至750℃保温2h，自然冷却后得到碳泡沫CF。
优选地，所述碳泡沫负载铁锰催化剂CF-FM应用在NO脱除上。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明中使用的碳泡沫具有较大的比表面积，作为载体有利于活性成分的分散，且铁锰之间的相互作用使催化剂更容易吸附氮氧化物，从而可以提升催化剂对NO的转化率，采用CO代替传统NH3作为还原气体，可解决NH3为有毒气体、易逃逸、造成管道阻塞和污染环境等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中和对比例制备的碳泡沫负载铁锰CO-SCR脱硝催化剂(CF-FM)在300℃下NO转化率对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种碳泡沫负载铜锰CO-SCR脱硝催化剂的制备及应用，其具体制备方法如下：
首先将商业化三聚氰胺泡沫在氩气氛围下以一定速率升温至一定温度保温一定时间，自然冷却后得到碳泡沫(CF)；
将一定量的乙酸锰溶于去离子水中，待其溶解完成后加入一定量的硝酸铁，溶解完全后加入上述操作得到的碳泡沫(CF)，浸渍一定时间后，在马弗炉中于350-600℃下煅烧2-6h，即可得到碳泡沫负载铁锰CO-SCR脱硝催化剂(CF-FM)。
将上述材料用于CO催化还原脱除NO，其中模拟烟气工况为：
NO为1000ppm，CO为1000ppm，O2为10％，Ar作为平衡气，空速为20000h-1，反应温度为200～400℃。
实施例1：碳泡沫负载铁锰催化剂(CF-FM)
S1:将20g左右商业化三聚氰胺泡沫在氩气氛围下以2℃/min升温至750℃保温2h，自然冷却后得到碳泡沫(CF)；
S2:将6g四水乙酸锰溶于50mL去离子水中，待其溶解完成后10g九水硝酸铁，在乙酸锰与硝酸铁的混合溶液中加入6g碳泡沫(CF)，浸渍24h后，最在马弗炉中于500℃下煅烧2h(升温速率5℃/min)，即得到碳泡沫负载铁锰催化剂(CF-FM)。
实施例2：碳泡沫负载铁锰催化剂(CF-FM)
S1:将20g左右商业化三聚氰胺泡沫在氩气氛围下以2℃/min升温至750℃保温2h，自然冷却后得到碳泡沫(CF)；
S2:将12g四水乙酸锰溶于50mL去离子水中，待其溶解完成后10g九水硝酸铁，在乙酸锰与硝酸铁的混合溶液中加入6g碳泡沫(CF)，浸渍24h后，马弗炉中于500℃下煅烧2h(升温速率5℃/min)，即得到碳泡沫负载铁锰催化剂(CF-FM)。
实施例3：碳泡沫负载铁锰催化剂(CF-FM)
S1:将20g左右商业化三聚氰胺泡沫在氩气氛围下以2℃/min升温至750℃保温2h，自然冷却后得到碳泡沫(CF)；
S2:将18g四水乙酸锰溶于50mL去离子水中，待其溶解完成后10g九水硝酸铁，在乙酸锰与硝酸铁的混合溶液中加入6g碳泡沫(CF)，浸渍24h后，马弗炉中于500℃下煅烧2h(升温速率5℃/min)，即得到碳泡沫负载铁锰催化剂(CF-FM)。
实施例4：碳泡沫负载铁锰催化剂(CF-FM)进行NO脱除的应用。
分别将实施例1-3制备的催化剂材料CF-FM分别研磨筛分至40～60目，使用自制催化剂脱硝性能评价系统进行评价。
对比例1：碳泡沫负载铁催化剂(CF-F)
S1:将20g左右商业化三聚氰胺泡沫在氩气氛围下以2℃/min升温至750℃保温2h，自然冷却后得到碳泡沫(CF)；
S2:将10g九水硝酸铁溶于50mL去离子水中，在硝酸铁的溶液中加入6g碳泡沫(CF)，浸渍24h后，马弗炉中于500℃下煅烧2h(升温速率5℃/min)，即得到碳泡沫负载铁锰催化剂(CF-F)。
对比例2：碳泡沫负载锰催化剂(CF-M)
S1:将20g左右商业化三聚氰胺泡沫在氩气氛围下以2℃/min升温至750℃保温2h，自然冷却后得到碳泡沫(CF)；
S2:将12g四水乙酸锰溶于50mL去离子水中，在乙酸锰溶液中加入6g碳泡沫(CF)，浸渍24h后，马弗炉中于500℃下煅烧2h(升温速率5℃/min)，即得到碳泡沫负载铁锰催化剂(CF-M)。
参阅图1所示，实施例1-3均具有较为优异的以CO为还原剂进行NO脱除的能力，且实施例2制备出的催化剂对NO的转化率较高，能达到65.3％；通过对比例制备出的碳泡沫负载的铁和锰催化剂对NO的转化率较低，表面铁锰之间对以CO为还原剂脱除NO具有良好的协同促进作用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (3)

1.一种碳泡沫负载铜锰CO-SCR脱硝催化剂的制备，其特征在于，所述制备方法如下：
步骤一：将12g四水乙酸锰溶于50mL去离子水中，待其溶解完成后加入10g九水硝酸铁。
步骤二：等待九水硝酸铁溶解完全后加入6g碳泡沫CF。
步骤三：等待溶液浸渍24h后，在马弗炉中于500℃下煅烧2h，即可得到碳泡沫负载铁锰CO-SCR脱硝催化剂CF-FM。
2.根据权利要求1所述的一种碳泡沫负载铜锰CO-SCR脱硝催化剂的制备，其特征在于，所述碳泡沫CF制备方法如下：
将商业化三聚氰胺泡沫在氩气氛围下以2℃/min升温至750℃保温2h，自然冷却后得到碳泡沫CF。
3.根据权利要求1所述的一种碳泡沫负载铜锰CO-SCR脱硝催化剂的制备的应用，其特征在于，所述碳泡沫负载铁锰催化剂CF-FM应用在NO脱除上。
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