CN116943638A - 一种烟气脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种烟气脱硝催化剂的制备方法,其特征如下:将锰源、Sr源、In源加入按照一定体积配制的乙醇和乙醚的混合液中,(2)将十四烷基三甲基溴化铵TTAB加入乙醇中,配制成一定浓度的TTAB溶液;(3)将TTAB溶液缓慢加入步骤(1)的溶液中得到前驱体溶液;(4)将前驱体溶液转移至反应釜中,在160‑180摄氏度恒温加热箱中反应15‑18h;干燥处理;(5)得到的样品置于马弗炉中煅烧处理,自然冷却,即可得到Sr‑In掺杂的MnO2,该催化剂呈现出多孔绒球状结构,具有比表面积高、孔隙丰富的特点,能够对气体进行物理吸附,提高气体传质效率,通过简单少量的掺杂,增加了二氧化锰表面的酸性位点数目以及活泼氧含量,从而有效的能够提升催化剂的催化效能。
Description
技术领域
本发明属于大气污染控制中的烟气脱硝领域,尤其涉及一种脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
氮氧化物(NOx) 是大气中主要存在的主要污染物之一,具体成分包括 NO、 NO2及少量N2O等,容易引起光化学烟雾、酸雨、温室效应和臭氧层破坏等环境问题,同时具有生物呼吸毒性,对生态环境和人类健康造成了巨大的危害。因此,如何有效去除 NOx成为当今环境保护的核心课题之一。
NOx主要来源于燃煤火力发电厂、工业及民用锅炉和汽车尾气,前两者占到了总排放量的 75% 以上,控制其NOx排放是治理大气污染的关键所在。目前,NOx减排方式很多,工业应用最广泛的是氨选择性催化还原技术( NH3-SCR) ,该技术在300 ~400℃ 的烟气温度下,加入氨气作为还原剂,在催化剂作用下,将NOx选择性还原, 生成无害的N2和H2O。目前,商业化的催化剂是 V2O5-WO3/ TiO2,该催化剂体系的活性温度窗口为 300 ~400 ℃,温度较高,而且催化剂的主要活性物质 V2O5是一种剧毒物质,催化剂废料对环境产生严重的二次污染。因此,开发低温 SCR活性优异、且环境友好型的低温SCR催化剂体系是当前亟待解决和意义重大的工作。
发明内容
本发明是针对现有脱硝催化剂的不足,提出了一种Sr-In掺杂的MnO2催化剂的制备方法,该方法制备工艺简单、比表面积高、热稳定性好,适于大规模工业生产等特点,能够有效提高催化活性和抗硫特性。
本申请的技术方案如下:
一种烟气脱硝催化剂,其特征在于,制备工艺如下:(1)将锰源、Sr源、In源加入按照一定体积配制的乙醇和乙醚的混合液中,磁力搅拌30-60min后静置;(2)将十四烷基三甲基溴化铵TTAB加入乙醇中,配制成一定浓度的TTAB溶液;(3)将TTAB溶液缓慢加入步骤(1)的溶液中得到前驱体溶液;(4)将前驱体溶液转移至100ml的聚四氟乙烯的内衬的不锈钢反应釜中,在160-180摄氏度恒温加热箱中反应15-18h;反应结束后倒掉上清液,采用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次,真空干燥箱中60-80℃下干燥处理;(5)得到的样品研磨10-20min,置于马弗炉中200-300℃下煅烧处理,自然冷却,即可得到Sr-In掺杂的MnO2;
进一步的,高锰酸钾、Sr源、In源的摩尔比优选为1:(0.01-0.0.05):(0.01-0.05);
进一步的,乙醇和乙醚的体积比例优选(1-2):(1-2);
进一步的,锰源选择为高锰酸钾、Sr源选择为硝酸锶、In源选择硝酸铟。
本发明所能达到的技术效果:
(1)本发明将Sr、In共掺杂的MnO2作为脱硝催化剂,该催化剂呈现出多孔绒球状结构,具有比表面积高、孔隙丰富的特点,能够对气体进行物理吸附,提高气体传质效率,便于催化反应的进行。
(2)通过对MnO2进行掺杂,Sr、In离子对锰离子具有较强的电子诱导作用,并且增加了二氧化锰表面的酸性位点数目以及活泼氧含量,从而有效的能够提升催化剂的催化效能。
附图说明
图1为本申请的Sr、In共掺杂的MnO2的SEM图,从图中能够看出,该催化剂为多孔绒球状结构,粒径在400-500nm。
图2为本申请实施例1和对比例1的脱硝性能对比图;
图3为本申请实施例1的抗硫性能测试图。
具体实施方式
面将结合具体实例,对本发明做进一步的阐述说明,但本发明可实施的情况并不仅限于实例的范围。
实施例1
(1)将0.1mol的高锰酸钾、0.001mol的硝酸锶、0.001摩尔的硝酸铟加入50ml乙醇和乙醚的混合液中,乙醇和乙醚的体积配比为1:1;磁力搅拌30min后静置;(2)将18mg的十四烷基三甲基溴化铵TTAB加入20ml乙醇中,配制成一定浓度的TTAB溶液;(3)将TTAB溶液缓慢加入步骤(1)的溶液中得到前驱体溶液;(4)将前驱体溶液转移至100ml的聚四氟乙烯的内衬的不锈钢反应釜中,在160摄氏度恒温加热箱中反应15h;反应结束后倒掉上清液,采用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次,真空干燥箱中60℃下干燥处理;(5)得到的样品研磨10min,置于马弗炉中200℃下煅烧处理,自然冷却,即可得到Sr-In掺杂的MnO2。
实施例2
(1)将0.1mol的高锰酸钾、0.001mol的硝酸锶、0.001摩尔的硝酸铟加入60ml乙醇和乙醚的混合液中,乙醇和乙醚的体积配比为1:2;磁力搅拌30min后静置;(2)将20mg的十四烷基三甲基溴化铵TTAB加入20ml乙醇中,配制成一定浓度的TTAB溶液;(3)将TTAB溶液缓慢加入步骤(1)的溶液中得到前驱体溶液;(4)将前驱体溶液转移至100ml的聚四氟乙烯的内衬的不锈钢反应釜中,在180摄氏度恒温加热箱中反应15h;反应结束后倒掉上清液,采用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次,真空干燥箱中60℃下干燥处理;(5)得到的样品研磨10min,置于马弗炉中200℃下煅烧处理,自然冷却,即可得到Sr-In掺杂的MnO2。
实施例3
将0.1mol的高锰酸钾、0.001mol的硝酸锶、0.001摩尔的硝酸铟加入40ml乙醇和乙醚的混合液中,乙醇和乙醚的体积配比为1:2;磁力搅拌30min后静置;(2)将18mg的十四烷基三甲基溴化铵TTAB加入20ml乙醇中,配制成一定浓度的TTAB溶液;(3)将TTAB溶液缓慢加入步骤(1)的溶液中得到前驱体溶液;(4)将前驱体溶液转移至100ml的聚四氟乙烯的内衬的不锈钢反应釜中,在180摄氏度恒温加热箱中反应15h;反应结束后倒掉上清液,采用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次,真空干燥箱中60℃下干燥处理;(5)得到的样品研磨10min,置于马弗炉中200℃下煅烧处理,自然冷却,即可得到Sr-In掺杂的MnO2。
对比例1
(1)将0.1mol的高锰酸钾加入50ml乙醇和乙醚的混合液中,乙醇和乙醚的体积配比为1:1;磁力搅拌30min后静置;(2)将18mg的十四烷基三甲基溴化铵TTAB加入20ml乙醇中,配制成一定浓度的TTAB溶液;(3)将TTAB溶液缓慢加入步骤(1)的溶液中得到前驱体溶液;(4)将前驱体溶液转移至100ml的聚四氟乙烯的内衬的不锈钢反应釜中,在160摄氏度恒温加热箱中反应15h;反应结束后倒掉上清液,采用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次,真空干燥箱中60℃下干燥处理;(5)得到的样品研磨10min,置于马弗炉中200℃下煅烧处理,自然冷却,即可得到未进行掺杂的MnO2。
催化剂活性评价
以直径为15毫米的固定反应床对催化剂的催化性能进行评价。模拟气体组成如下:NO的流速设置为1000ml/min,NH3的流速设置1000ml/min,体积比为3%的氧气,氮气作为平衡气;总气体流速为1000ml/min,空速为30000h-1。在不同温度条件下,采用烟气分析仪对入口和出口的NOx的浓度进行测试,并相应的计算NOx的转化率,抗硫性能是在250℃、SO2的流速设置100ml/min的条件下测试的。结果如图2-3所示。
结果分析
从图1可以看出,MnO2经Sr、In掺杂后,在整个温度范围内其催化性能都得以提升,在250摄氏度左右脱硝效率高达95%以上,说明其具有优秀的低温脱硝性能。从图3可以看出,实施例1还具有较好的抗硫特性。
Claims (4)
1.一种烟气脱硝催化剂的制备方法,其特征如下:
(1)将锰源、Sr源、In源加入按照一定体积配制的乙醇和乙醚的混合液中,磁力搅拌30-60min后静置;(2)将十四烷基三甲基溴化铵TTAB加入乙醇中,配制成一定浓度的TTAB溶液;(3)将TTAB溶液缓慢加入步骤(1)的溶液中得到前驱体溶液;(4)将前驱体溶液转移至100ml的聚四氟乙烯的内衬的不锈钢反应釜中,在160-180摄氏度恒温加热箱中反应15-18h;反应结束后倒掉上清液,采用去离子水和无水乙醇离心洗涤三次,真空干燥箱中60-80℃下干燥处理;(5)得到的样品研磨10-20min,置于马弗炉中200-300℃下煅烧处理,自然冷却,即可得到Sr-In掺杂的MnO2。
2.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝催化剂的制备方法,高锰酸钾、Sr源、In源的摩尔比优选为1:(0.01-0.0.05):(0.01-0.05)。
3.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝催化剂的制备方法,乙醇和乙醚的体积比例优选(1-2):(1-2)。
4.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝催化剂的制备方法,锰源可选择为高锰酸钾、Sr源选择为硝酸锶、In源选择硝酸铟。
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