固载离子液体低温脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种固载离子液体低温脱硝催化剂及其制备方法，包括1~3重量份的活性组分和7~9重量份的载体；所述活性组分为离子液体[Bmin]Cl与MnCl2或和FeCl3的混合液，其中，阳离子[Bmin]Cl与阴离子MnCl2摩尔比为0.5~1；所述载体由介孔材料、TiO2、SiO2、γ-Al2O3或金属有机骨架材料制成。将均相离子液体负载到多孔载体上，在不改变载体材料性质的基础上，保持离子液体高催化活性和高选择性等优点的同时又使活性组分高度分散，还有利于扩大界面积，缩短扩散路径，从而促进反应过程，在80~200℃具有良好低温催化活性，减少活性组分的流失，从而提高低温脱硝催化剂的稳定性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
固载离子液体低温脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术涉及环境催化材料，尤其涉及一种固载离子液体低温脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
氮氧化物不仅会产生酸雨、光化学烟雾等环境问题，还会对人体健康造成不利影响。因此，氮氧化物的减排与治理是一个刻不容缓的课题。以NH3为还原剂的选择性催化还原技术（SCR）是目前工业上最有效的固定源NOx脱除方法。目前，工业应用最广泛的SCR脱硝催化剂为钒钛系催化剂，此类催化剂以TiO2为载体，V2O5作为活性组分，以WO3或MoO3作为助催化剂。其具有活性高、选择性好、运行稳定等优点。但其所需温度较高，温度范围一般要求控制在310~420℃，相当于锅炉省煤器出口的烟气温度，因此，一般只能将SCR反应器置于省煤器和除尘器之间，即所谓的高尘布置方式。催化剂很容易受到灰分、碱金属、碱土金属、砷、二氧化硫等堵塞和中毒的影响而失活，缩短了使用寿命，增大运行成本。另外，活性组分V2O5的前驱体毒性较大，容易对人体和环境产生污染。因此，研究和开发具有低温活性的SCR脱硝催化剂具有重要的经济和环境意义。目前，针对催化性能良好的低温脱硝催化剂主要分为贵金属和过渡金属两大类。贵金属催化剂尽管在低温下具有良好的催化活性，但其操作温度窗口较窄，选择性差，造价昂贵。过渡金属中锰基催化剂由于其低温活性高和生产成本低廉而受到人们的关注。但锰基催化剂较易受烟气中SO2影响，导致失活或中毒。同时，低温脱硝催化剂活性组分大多以硝酸盐或氯酸盐形式引入，但在，复杂的烟气条件下易造成活性组分挥发而流失。由上可知，现有技术中的低温脱硝催化剂的稳定性较差和使用寿命较短。专利
技术实现思路
本专利技术提供一种固载离子液体低温脱硝催化剂及其制备方法，用以解决现有技术中低温脱硝催化剂的稳定性较差和使用寿命较短的缺陷，实现提高固载离子液体低温脱硝催化剂的稳定性和使用寿命。本专利技术提供一种固载离子液体低温脱硝催化剂，包括1~3重量份的活性组分和7~9重量份的载体；所述活性组分为离子液体[Bmin]Cl与MnCl2的混合液，其中，[Bmin]Cl与MnCl2摩尔比为0.5~1；所述载体由介孔材料、TiO2、SiO2、γ-Al2O3或金属有机骨架材料制成。一种固载离子液体低温脱硝催化剂的制备方法，采用上述固载离子液体低温脱硝催化剂；将MnCl2溶解于离子液体[Bmin]Cl中形成活性组分，然后，将活性组分分散于乙醇中形成溶液，再将载体浸入该溶液中，室温下搅拌溶液18~24小时后，过滤掉浸渍的溶液，最后，将浸渍后的载体置于真空干燥箱中100℃下真空干燥8~12h以除去乙醇得到固载离子液体低温脱硝催化剂。一种固载离子液体低温脱硝催化剂，包括1~3重量份的活性组分和7~9重量份的载体；所述活性组分为离子液体[Bmin]Cl、MnCl2和FeCl3的混合液，其中，[Bmin]Cl与MnCl2摩尔比为0.5~1，Fe与Mn的摩尔比不大于0.2；所述载体由介孔材料、TiO2、SiO2、γ-Al2O3或金属有机骨架材料制成。一种固载离子液体低温脱硝催化剂的制备方法，采用上述固载离子液体低温脱硝催化剂；将MnCl2和FeCl3溶解于离子液体[Bmin]Cl中形成活性组分，然后，将活性组分分散于乙醇中形成溶液，再将载体浸入该溶液中，室温下搅拌溶液18~24小时后，过滤掉浸渍的溶液，最后，将浸渍后的载体置于真空干燥箱中100℃下真空干燥8~12h以除去乙醇得到固载离子液体低温脱硝催化剂。本专利技术提供的固载离子液体低温脱硝催化剂及其制备方法，催化剂中活性组分为无机盐其周围形成离子液体的微环境，可有效防止活性组分与水份的接触，反应过程中活性组分不易流失，从而提高了催化剂的使用寿命；将离子液体和无机材料多重优点结合起来，并在离子液体中溶入具有催化活性的无机化合物，提供了一种低温脱硝催化剂多相化的新途径。由于离子液体具有不易挥发、热稳定性高、结构可设计性等特点，将均相离子液体固载到多孔载体上，在不改变载体材料性质的基础上，保持离子液体高催化活性和高选择性等优点的同时又使活性组分高度分散，还有利于扩大界面积，缩短扩散路径，从而促进反应过程；活性组分均匀的分布在载体表面，能有效防止活性组分的团聚；催化剂的表面积大，其结构和催化性能可调变，疏水性和热稳定性好，催化活性高，反应选择性好，实现提高了固载离子液体低温脱硝催化剂的稳定性和使用寿命。具体实施方式实施例一1）咪唑类离子液体的制备：将氯代正丁烷和Ｎ－甲基咪唑，按摩尔比1.2:1的量加入三颈瓶中，甲苯作为溶剂，在80℃，氩气保护气氛下，搅拌回流48h。反应结束后，产物经分层除去部分溶剂和未反应物，用乙酸乙酯反复洗涤，减压蒸馏残留的乙酸乙酯，80℃下真空干燥12h，得到淡黄色的氯化1-丁基-3甲基咪唑（[Bmin]Cl）离子液体。2）介孔分子筛MCM-41制备：称取2.0g十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶于270mL去离子水中，加热搅拌至CTAB完全溶解，然后加入205mL氨水（25wt%）搅拌至均相，缓慢滴加10mL正硅酸乙酯（TEOS），室温下继续搅拌12h，所得的反应产物经过抽滤，经蒸馏水洗涤后，于常温下干燥，最后以1K•min-1的速率升温至823K，在空气气氛下焙烧4h脱除模板剂，得到白色粉末状产物MCM-41分子筛。3）固载离子液体低温脱硝催化剂制备：按摩尔比为1:2的量分别称取[Bmin]Cl和无水MnCl2，在氩气保护气氛下，向[Bmin]Cl离子液体中缓慢加入0.5g无水MnCl2并不断搅拌，反应完毕后得到约0.85g的[Bmin]Cl-MnCl2离子液体。将上述离子液体完全溶于10mL无水乙醇中，经3g载体MCM-41分子筛浸入该溶液中，室温下搅拌24小时，过滤，置于真空干燥箱中100℃下真空干燥12h除去溶剂（无水乙醇）得到产品。实施例二1）咪唑类离子液体的制备：将氯代正丁烷和Ｎ－甲基咪唑，按摩尔比1.2:1的量加入三颈瓶中，甲苯作为溶剂，在80℃，氩气保护气氛下，搅拌回流48h。反应结束后，产物经分层除去部分溶剂和未反应物，用乙酸乙酯反复洗涤，减压蒸馏残留的乙酸乙酯，80℃下真空干燥12h，得到淡黄色的氯化1-丁基-3甲基咪唑（[Bmin]Cl）离子液体。2）介孔分子筛MCM-48制备：称取5.2g十六烷基三甲基溴化铵溶于240g去离子水中，加热搅拌至CTAB完全溶解，然后加入30mL氨水搅拌30min后，缓慢滴加6.8g正硅酸乙酯，室温下继续搅拌12h，所得的反应产物经过抽滤，分别蒸馏水和无水乙醇洗涤后，于353K下烘干，最后以2K•min-1的速率升温至823K，在空气气氛下焙烧5h脱除模板剂，得到白色粉末状产物MCM-48分子筛。3）固载离子液体低温脱硝催化剂制备：按摩尔比为1:1的量分别称取[Bmin]Cl和无水MnCl2，在氩气保护气氛下，向[Bmin]Cl离子液体中缓慢加入0.5g无水MnCl2并不断搅拌，反应完毕后得到约1.2g的[Bmin]Cl-MnCl2离子液体。将上述离子液体完全溶于10mL无水乙醇中，经5g载体MCM-48分子筛浸入该溶液中，室温下搅拌24小时，过滤，置于真空干燥箱中100℃下真空干燥12h除去溶剂（无水乙醇）得到产品。实施例三1）咪唑类离子液体的制备：将氯代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固载离子液体低温脱硝催化剂，其特征在于，包括1~3重量份的活性组分和7~9重量份的载体；所述活性组分为离子液体[Bmin]Cl与MnCl2的混合液，其中，阳离子[Bmin]Cl与阴离子MnCl2摩尔比为0.5~1；所述载体由介孔材料、TiO2、SiO2、γ‑Al2O3或金属有机骨架材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种固载离子液体低温脱硝催化剂，其特征在于，包括1~3重量份的活性组分和7~9重量份的载体；所述活性组分为离子液体[Bmin]Cl与MnCl2的混合液，其中，[Bmin]Cl与MnCl2摩尔比为0.5~1；所述载体由介孔材料、TiO2、SiO2、γ-Al2O3或金属有机骨架材料制成。2.一种如权利要求1所述的固载离子液体低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，将MnCl2溶解于离子液体[Bmin]Cl中形成活性组分，然后，将活性组分分散于乙醇中形成溶液，再将载体浸入该溶液中，室温下搅拌溶液18~24小时后，过滤掉浸渍的溶液，最后，将浸渍后的载体置于真空干燥箱中100℃下真空干燥8~12h以除去乙醇得到固载离子液体低温脱硝催化剂。3.一种固载离子液体低温脱硝...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓亮，孟凡强，
申请(专利权)人：华电青岛环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37