一种非常规SCR的V-Ce-Ni催化剂制备及应用制造技术

技术编号:21356586 阅读:34 留言:0更新日期:2019-06-15 07:52
本发明专利技术公开了一种非常规SCR用的V‑Ce‑Ni催化剂制备方法及应用,属于废气处理技术和环保催化环境领域。首先称取0.096g NH4VO3、0.353g Ce(NO3)2·6H2O、0.008g Ni(NO3)2·6H2O、1ml冰乙酸、20ml无水乙醇与20ml去离子水,混合超声5‑15分钟;再加入2g TiO2超声5‑15分钟后,在65‑75℃下恒温磁力搅拌器中搅拌4h;紧接着在65‑75℃下水浴搅拌至水分蒸发完全;之后在100‑120℃干燥箱中过夜干燥,得到催化剂前驱体;再使用低温等离子体处理,最后在450‑550℃焙烧4‑5h,即得到了所需SCR催化剂。该方法制备的SCR催化剂具有较高的催化活性和较宽的操作温度窗口,且制备方法工艺简单,制备条件易于控制,适合工业生产。

Preparation and Application of a V-Ce-Ni Catalyst for Unconventional SCR

The invention discloses a preparation method and application of V_Ce_Ni catalyst for unconventional SCR, belonging to the field of waste gas treatment technology and environmental protection catalytic environment. Firstly, 0.096g NH4VO3, 0.353g Ce(NO3)2.6H2O, 0.008g Ni(NO3)2.6H2O, 0.008g Ni(NO3)2.6H2O, 1ml glacial acetic acid, 20ml absolute ethanol and 20ml deionized water were weighed 0.096g NH4VO3, 0.353g CeCe(NO3(NO3)2(Ce(NO3)Ce(Ce(Ce(NO3)Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(NO3)Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce(Ce The results of this study are as follows:1. The catalyst precursor was obtained by night drying, and then treated by low temperature plasma. Finally, the SCR catalyst was obtained by calcination at 450 550 for 4 5 h. The SCR catalyst prepared by this method has high catalytic activity and wide operating temperature window. The preparation method is simple and the preparation conditions are easy to control. It is suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种非常规SCR的V-Ce-Ni催化剂制备及应用
本专利技术涉及一种非常规SCR的V-Ce-Ni催化剂制备及应用,具体说它是对废气进行有效降解的催化剂,属于废气处理技术和环保催化环境领域。
技术介绍
氮氧化物(NOX)作为主要大气污染物之一,主要来源于固定源烟气和移动源尾气排放,NOX不仅会造成酸雨、土壤酸化和植被破坏,还对人类生存环境造成严重威胁,常见的NOX主要包括NO、NO2和N2O。因此高效降解NOX对生态环境和人类健康具有重要的现实意义。NOX脱除技术包括:储存还原技术(NSR),直接催化分解技术,等离子体脱除技术,选择性非催化还原技术(SNCR)以及选择性催化还原技术(SCR)。而SCR技术是最具潜力的NOX脱除技术之一,在催化剂存在下,还原剂选择性地将NOX催化还原为N2。SCR技术的核心是催化剂,SCR催化剂主要包括:贵金属催化剂,金属氧化物催化剂和分子筛催化剂。当前商业化SCR催化剂为V2O5-WO3/TiO2催化剂,其低温催化活性低,操作活性温度窗口窄(350-400℃)(EffectofCedopingontheresistanceofNaoverV2O5-WO3/TiO2SCRcatalysts.Mater.Res.Bull.,2018,104:112-118.),而贵金属催化剂虽然具备优异的催化性能,但其制备成本过高,容易硫中毒导致催化剂失活。分子筛催化剂抗水抗硫性能低,易导致催化剂失活,均无法满足日益严格的排放标准。因此,研究开发出高催化活性、宽操作温度窗口的SCR催化剂成为重点。本专利的设计思路是首先筛选出具备良好催化活性的催化剂,再通过低温等离子体改性处理,增强催化剂活性组分、助剂与载体之间的相互作用力,提高活性组分的分散度,从而增强催化剂的催化活性。于是我们探索N2气氛下,处理功率为40、80、160、200W,放电时间为3、6、12、15min,效果均不理想。紧接着,我们探索H2气氛下,不同处理功率和不同放电时间,发现催化剂的催化活性有所提高,操作活性温度窗口有所拓宽。为进一步提高催化活性和拓宽操作温度窗口,我们探索了N2和H2气氛共同处理,本以为H2和N2气氛共同处理能够进一步增强催化剂的还原性和催化剂活性组分、助剂与载体之间的相互作用力,应该具有提高低温活性和稳定性的能力,但未能表现出来。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种非常规SCR的V-Ce-Ni催化剂制备及应用,该催化剂在NH3选择性催化还原NO反应中具有较高的催化活性和较宽的操作温度窗口。本专利技术解决的第一个问题是提高了催化剂的催化活性和拓宽了催化剂的操作温度窗口,在195-414℃内NO转化率超过90%,且最高NO转化率为100%;本专利技术解决的第二个问题是采用低温等离子体辅助浸渍法制备,该制备工艺简单、制备条件易于控制以及易于工业化生产。为实现上述目的,本专利技术所采用的技术方案如下:一种非常规SCR的V-Ce-Ni催化剂制备包括以下步骤:(a)将0.096gNH4VO3、0.353gCe(NO3)2·6H2O、0.008gNi(NO3)2·6H2O、1ml冰乙酸、20ml无水乙醇与20ml去离子水,混合超声5-15min;(b)将2gP25-TiO2加入上述溶液中,超声处理5-15min,在65-75℃恒温加热磁力器中搅拌4h;(c)将(b)步骤中的溶液置于65-75℃中,水浴搅拌至水分蒸发完全;(d)将(c)步骤中的粉末置于100-120℃烘箱中,过夜干燥;(e)将(d)步骤中的粉末置于低温等离子体真空腔内,在一定气氛和功率下辉光放电处理一段时间;(f)将(e)步骤中的粉末置于450-550℃马弗炉中,焙烧4-5h,即得到低温等离子辅助处理的SCR催化剂。按照上述方案,N2气氛下,低温等离子体辉光放电功率为40W-250W。按照上述方案,N2气氛下,低温等离子体辉光放电时间为3min-15min。按照上述方案,H2气氛下,低温等离子体辉光放电功率为30W-150W。按照上述方案,H2气氛下,低温等离子体辉光放电时间为2min-10min。本专利技术还提供了上述技术方案任意一项所述的制备方法所制备的SCR用的催化剂在机动车尾气和燃煤电厂烟气SCR降解NO反应中的应用。与现有技术相比,本专利技术具有如下优点:(1)本专利技术提供的用于SCR高效降解NO反应的催化剂具有较高的催化活性和较宽的操作温度窗口,在200℃时NO转化率为95%,在195-414℃内NO转化率超过90%,在230-350℃内NO转化率超过99%。(2)该制备方法工艺简单,制备条件易于控制以及易于工业化生产。附图说明图1为实施例1、例2、例3、例4、例5和例6所制备催化剂的催化活性测试图。图2为实施例1、例7、例8、例9、例10和例11所制备催化剂的催化活性测试图。图3为实施例1、例12、例13、例14、例15和例16所制备催化剂的催化活性测试图。图4为实施例1、例15、例17、例18、例19和例20所制备催化剂的催化活性测试图。图5为实施例1、例4、例9、例15和例18所制备催化剂的催化活性测试图。图6为实施例1、例9和例18所制备催化剂的XRD谱图。具体实施方式一种非常规SCR的V-Ce-Ni催化剂制备包括以下步骤:(a)将0.096gNH4VO3、0.353gCe(NO3)2·6H2O、0.008gNi(NO3)2·6H2O、1ml冰乙酸、20ml无水乙醇与20ml去离子水,混合超声5-15min;(b)将2gP25-TiO2加入上述溶液中,超声处理5-15min,在65-75℃恒温加热磁力器中搅拌4h;(c)将(b)步骤中的溶液置于65-75℃中,水浴搅拌至水分蒸发完全;(d)将(c)步骤中的粉末置于100-120℃烘箱中,过夜干燥;(e)将(d)步骤中的粉末置于低温等离子体真空腔内,在一定气氛和功率下辉光放电处理一段时间;(f)将(e)步骤中的粉末置于450-550℃马弗炉中,焙烧4-5h,即得到低温等离子辅助处理的SCR催化剂。按照上述方案,N2气氛下,低温等离子体辉光放电功率为40W-250W。按照上述方案,N2气氛下,低温等离子体辉光放电时间为3min-15min。按照上述方案,H2气氛下,低温等离子体辉光放电功率为30W-150W。按照上述方案,H2气氛下,低温等离子体辉光放电时间为2min-10min。下面结合一些实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步的描述,但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围内。实施例1V-Ce-Ni/TiO2催化剂的合成称取0.096gNH4VO3、0.353gCe(NO3)2·6H2O、0.008gNi(NO3)2·6H2O、1ml冰乙酸、20ml无水乙醇与20ml去离子水,混合超声5-15min;加入2gP25-TiO2超声5-15min;然后在65-75℃下恒温磁力搅拌器中4h;紧接着在65-75℃下水浴搅拌至水分蒸发完全;之后将制得的粉末置于100-120℃干燥箱中过夜干燥,在450-550℃焙烧4-5h;将焙烧后的粉末自然冷却,用压片机在10Mpa的压力下压片破碎至20-40目,即得到了V-Ce-Ni/TiO2催化剂。催化剂的评价催化剂的活性评价在自制连续流动固定床反应器内进行。反应管为一本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种非常规SCR的V‑Ce‑Ni催化剂制备及应用,其特征在于,该制备方法包括以下各步骤:(a)将0.096g NH4VO3、0.353g Ce(NO3)2·6H2O、0.008g Ni(NO3)2·6H2O、1ml冰乙酸、20ml无水乙醇与20ml去离子水,混合超声5‑15min;(b)将2g P25‑TiO2加入上述溶液中,超声处理5‑15min,在65‑75℃恒温加热磁力器中搅拌4h;(c)将(b)步骤中的溶液置于65‑75℃中,水浴搅拌至水分蒸发完全;(d)将(c)步骤中的粉末置于100‑120℃烘箱中,过夜干燥;(e)将(d)步骤中的粉末置于低温等离子体真空腔内,在一定气氛和功率下辉光放电处理一段时间;(f)将(e)步骤中的粉末置于450‑550℃马弗炉中,焙烧4‑5h,即得到低温等离子辅助处理的SCR催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种非常规SCR的V-Ce-Ni催化剂制备及应用,其特征在于,该制备方法包括以下各步骤:(a)将0.096gNH4VO3、0.353gCe(NO3)2·6H2O、0.008gNi(NO3)2·6H2O、1ml冰乙酸、20ml无水乙醇与20ml去离子水,混合超声5-15min;(b)将2gP25-TiO2加入上述溶液中,超声处理5-15min,在65-75℃恒温加热磁力器中搅拌4h;(c)将(b)步骤中的溶液置于65-75℃中,水浴搅拌至水分蒸发完全;(d)将(c)步骤中的粉末置于100-120℃烘箱中,过夜干燥;(e)将(d)步骤中的粉末置于低温等离子体真空腔内,在一定气氛和功率下辉光放电处理一段时间;(f)将(e)步骤中的粉末置于450-550℃马弗炉中,焙烧4-5h,即得到低温等离子辅助处理的SCR催化剂。2.根据权利要求书1所述的一种非常规SCR用的V-Ce-Ni催化剂制备方法,其特征在于,低温等离子处理气氛为N2。3.根据权利要求书...

【专利技术属性】
技术研发人员:许俊强陈国荣余海杰郭芳
申请(专利权)人:重庆理工大学
类型:发明
国别省市:重庆,50

网友询问留言 已有0条评论
  • 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。

1