本发明专利技术公开了一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法，该催化剂由第一载体堇青石蜂窝陶瓷、多孔性的第二载体无机氧化物、助剂稀土氧化物和活性金属组分四部分组成；该催化剂是先利用第二载体多孔性氧化物对第一载体堇青石蜂窝陶瓷表面进行改性处理，再将稀土氧化物负载到载体上得到催化剂前驱体，最后将活性金属组分分布到催化剂前驱体中得到所述催化剂。本发明专利技术的催化剂是以堇青石蜂窝陶瓷为第一载体，以多孔性的蜂窝为第一载体，其原料低廉易得，制备方法简单，机械强度大，性能稳定，对于氨气氧化的选择性好，转化率高，并且反应产物无毒害。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大气污染治理
，涉及一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法。
技术介绍
氨气是一种恶臭污染物,它对人体健康和生态环境构成巨大的威胁。具体表现在氨的溶解度极高，对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力。氨气严重威胁生态环境，氧化后会产生NO、NO2、N2O等污染物,形成酸雨，引起大气污染及温室效应。氨气在一定条件下还可以转化成NO2-或NO3-，引起地表水富营养化并可能导致生态系统变得脆弱。在工业中，液氨生产过程中的尾气排放、化肥生产过程的氨气排放以及泄露、氨选择性还原氮氧化物反应的氨泄漏等等都使得大气受到了严重的污染，给人们的生活带来了很大的威胁。因此，氨气污染的控制和治理引起人们的广泛关注。目前去除废气中氨的传统方法主要有：吸附剂吸附法、吸收法、高温焚烧法、微生物分解法以及催化氧化法。由于用于吸附法和吸收法的吸附剂需要定期更换且用量多、设备庞大、再生频繁等原因，其应用并不广泛；高温焚烧法由于反应温度较高并且生成的氮氧化物会造成二次污染；微生物分解法由于某些微生物对生长环境要求较高，耐冲击负荷的能力不强，设备的占地面积较大，所以也有很大的局限性。目前氨气催化氧化技术研究中，专利CN 1015545878A公开了低温氨选择性催化氧化催化剂Ag/Al2O3，但是氨气转化为氮气的选择性较低（小于60%）。专利CN 103442805A公开了氨选择性催化氧化催化剂Ptx-Fe-ZSM-5，此催化剂中含有贵金属Pt，成本较高，限制了在工业化中应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法，利用该催化剂其结构简单、性能稳定，可处理来自工业、农业等行业产生的氨气。实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种用于氨选择性催化氧化的催化剂，该催化剂由具有一定目数的第一载体堇青石蜂窝陶瓷、具有多孔性的第二载体无机氧化物、助剂稀土氧化物和活性金属组分四部分组成；该催化剂是先利用第二载体多孔性氧化物对第一载体堇青石蜂窝陶瓷表面进行改性处理，再将稀土氧化物加入到载体上得到催化剂前驱体，最后将活性金属组分分布到催化剂前驱体中得到所述催化剂。进一步的，第一载体堇青石蜂窝陶瓷为80~300目的堇青石蜂窝陶瓷。进一步的，第二载体无机氧化物为二氧化硅或三氧化二铝。进一步的，助剂稀土氧化物为氧化钇或氧化镧。进一步的，金属活性组分为氧化铜或氧化锰。本专利技术所述的用于氨选择性催化氧化的催化剂的制备方法，包括如下步骤：步骤a) 室温下，将一定质量的第一载体堇青石蜂窝陶瓷放置在反应釜中，配制浓度为0.1~1mol/L的第二载体无机氧化物的前驱体水溶液加入到反应釜中，调节pH值= 8~9，浸渍12~36h，80~150℃下干燥12~24h，450~600℃下焙烧2~6h，使第二载体无机氧化物质量分数在第一载体堇青石蜂窝陶瓷中的含量为5wt~20 wt %，此时制得具有活性的催化剂载体；步骤b) 配制浓度为0.5~3mol/L的稀土氧化物的前驱体溶液，将步骤a)制得的具有活性的催化剂载体浸渍在该稀土氧化物的前驱体溶液中12~36h，在60~120℃下干燥12~24h，使稀土氧化物在具有活性的催化剂载体中的含量为5wt~20 wt %，此时得到催化剂前驱体；步骤c) 配制浓度为0.5~3mol/L的活性金属组分的前驱体溶液，将步骤b)制得的催化剂前驱体浸渍在该活性金属组分的前驱体溶液中12~36h，在80~150℃下干燥12~24h，450~600℃下焙烧2~6h，使活性金属组分在催化剂前驱体中的含量为5wt~20 wt %，得到所述的催化剂。其中，进一步的，步骤a)中，当第二载体无机氧化物为二氧化硅时，其前驱体为正硅酸四乙酯（TEOS）；当第二载体无机氧化物为三氧化二铝时，其前驱体为硝酸铝。进一步的，步骤b)中，当助剂稀土氧化物为氧化钇时，其前驱体为硝酸钇；当活性金属组分为氧化镧时，其前驱体为硝酸镧。进一步的，步骤c)中，当活性金属组分为氧化铜时，其前驱体为硝酸铜；当活性金属组分为氧化锰时，其前驱体为硝酸锰。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术的催化剂是以堇青石蜂窝陶瓷为第一载体，其原料低廉易得，制备方法简单，机械强度大，性能稳定。（2）本专利技术的催化剂是具有多孔性的蜂窝催化剂，其风阻较小，具有优良的蓄热能力，工业应用能耗较小，对于工业成本的降低，工业化的应用提供有利的条件。（3）本专利技术的催化剂以多孔氧化物为第二载体，其制备方法简单，大大弥补堇青石蜂窝陶瓷自身比表面积小的缺陷，并且助剂的添加对抑制第二载体的烧结以及相变提供保障。（4）本专利技术的催化剂可降解的氨气浓度范围较广（2000~20000ppm），对于高浓度氨气其反应本身的放热可以大大降低能耗，降低成本，利于工业化的应用。（5）本专利技术的催化剂使用条件简单，将催化剂放置在设备中，通入一定浓度的氨气，温度维持在250~400℃即可。（6）本专利技术的催化剂对于氨气氧化的选择性好，转化率高，并且反应产物无毒害，对大气无二次污染。附图说明图1是实施例1所述的Cu10/La10/Al10催化剂的反应活性图。图2是实施例4所述的Mn10/La10/Al10催化剂的反应活性图。图3是实施例7所述的Cu15/La10/Al10催化剂的反应活性图。具体实施方式本专利技术是由具有一定目数的第一载体堇青石蜂窝陶瓷、具有多孔性的第二载体无机氧化物、助剂稀土氧化物和活性金属组分四部分经过浸渍、干燥、焙烧等过程制得的催化剂。该催化剂是先将堇青石蜂窝陶瓷表面利用第二载体多孔性氧化物进行改性处理，将助剂稀土氧化物加入到催化剂载体上得到催化剂前驱体，将金属活性组分加入到催化剂前驱体浸渍焙烧得到催化剂。具体制备方法为：步骤a) 室温下，将一定质量的堇青石蜂窝陶瓷载体放置在反应釜中，配制浓度为0.1~1mol/L的多孔性无机氧化物前驱体水溶液加入到反应釜中，在pH= 8~9溶液中浸渍12~36h，80~150℃干燥12~24h，450~600℃焙烧2~6h，使多孔性无机氧化物质量分数在堇青石蜂窝陶瓷中的含量为5wt~20 wt %，此时得具有活性的催化剂载体；步骤b) 配制浓度为0.5~3mol/L的稀土氧化物前驱体溶液，将步骤a)制备的具有活性的催化剂载体浸渍在稀土氧化物前驱体溶液中12~36h, 在60~120℃下干燥12~24h，使稀土氧化物在具有活性的催化剂载体中的含量为5wt~20 wt %，此时得到催化剂前驱体；步骤c) 配制浓度为0.5~3mol/L的活性金属组分的前驱体溶液，将步骤b)制备的催化剂前驱体浸渍在活性金属组分的前驱体溶液中12~36h，在80~150℃干燥12~24h，450~600℃焙烧2~6h，使活性金属组分在催化剂前驱体中的含量为5wt~20 wt %，得到用于氨选择性催化氧化的催化剂。步骤d)将得到的催化剂利用氨气的氧化还原反应进行评价，在NH3浓度为2000~20000ppm下进行评价1~5h。其中，步骤a)中，堇青石蜂窝陶瓷是具有一定目数的，选择80~300目的堇青石蜂窝陶瓷载体较为合适，可以为后续助剂以及活性组分的负载提供较大表面积。在浸渍负载第二载体多孔无机氧化物时，需要注意严格本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，该催化剂由第一载体堇青石蜂窝陶瓷、多孔性的第二载体无机氧化物、助剂稀土氧化物和活性金属组分四部分组成；该催化剂是先利用第二载体多孔性氧化物对第一载体堇青石蜂窝陶瓷表面进行改性处理，再将稀土氧化物负载到载体上得到催化剂前驱体，最后将活性金属组分分布到催化剂前驱体中得到所述催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，该催化剂由第一载体堇青石蜂窝陶瓷、多孔性的第二载体无机氧化物、助剂稀土氧化物和活性金属组分四部分组成；该催化剂是先利用第二载体多孔性氧化物对第一载体堇青石蜂窝陶瓷表面进行改性处理，再将稀土氧化物负载到载体上得到催化剂前驱体，最后将活性金属组分分布到催化剂前驱体中得到所述催化剂。2.如权利要求1所述的用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，第一载体堇青石蜂窝陶瓷为80~300目的堇青石蜂窝陶瓷。3.如权利要求1所述的用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，第二载体无机氧化物为二氧化硅或三氧化二铝。4.如权利要求1所述的用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，助剂稀土氧化物为氧化钇或氧化镧。5.如权利要求1所述的用于氨选择性催化氧化的催化剂，其特征在于，金属活性组分为氧化铜或氧化锰。6.一种如权利要求1-5任一所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a) 室温下，将第一载体堇青石蜂窝陶瓷放置在反应釜中，配制0.1~1mol/L第二载体无机氧化物的前驱体水溶液加入到反应釜中，调节pH值= 8~9，浸渍12~36h，80~150℃下干燥12~24h，450~600℃下焙烧2~6h，使第二载体无机氧化物在第一载体堇青石蜂窝陶瓷中的含量为...
【专利技术属性】
技术研发人员：向三明，李宝荣，宁永淼，许柱，
申请(专利权)人：中船重工海博威江苏科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。