本发明专利技术公开了一种免煅烧型MnO2/CNTs低温脱硝催化剂及其制备方法。该催化剂由载体碳纳米管和单一活性组分MnO2组成，通过低温共沉淀方法，利用高锰酸钾与双氧水的氧化还原反应生成二氧化锰并沉积到碳纳米管上，无需煅烧工艺，制得免煅烧型MnO2/CNTs低温脱硝催化剂。MnO2作为催化剂的主要单一活性成分，无需使用助催化剂，在低温下具有较高的催化性能。该催化剂具有低温（80～180℃）活性优异、制备工艺简单和无需煅烧等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂制备领域，具体涉及一种免煅烧型MnO2 。
技术介绍
煤炭燃烧和汽车排放的NOx是一种常见的大气污染物，严重污染了环境。各国都制定了严格的NOx排放标准。烟气和尾气的脱硝技术也成为人们研究的重点。其中，氨气选择性催化还原NO (NH3-SCR)是一种成熟和有效的尾气脱硝技术。该方法在没有使用催化剂的情况下，需要在800°C的条件下才能有效进行。目前，商业化的钒钛催化剂体系的使用已使脱硝有效运行温度窗口降至350-400°C，但是，经过烟气脱硫和静电除尘设备之后，尾气的温度通常低于200°C。再者，现有脱硝催化剂的制备过程主要包括:高温煅烧和高压水热。此类方法在安全性和操作性上存在一定的不足。因此，现阶段研究的重点是开发低温(<200°C)催化效果好且制备工艺简单的NH3-SCR催化剂。本专利技术通过低温液相法将锰氧化物活性组份负载到载体碳纳米管上，得到工艺简单且低温活性优良的MnO2 /CNTs催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有脱硝催化剂在低温区域活性不高和制备方法复杂的问题，提供一种免煅烧型MnO2 。该催化剂具有低温(80?180°C)活性优异、制备工艺简单和无需煅烧等优点。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 一种免煅烧型MnO2 /CNTs低温脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤: O用浓硝酸处理碳纳米管4 h，得到官能团化的碳纳米管； 2)将步骤I)制得的碳纳米管加入至高锰酸钾溶液中，搅拌10h ; 3)将H2O2溶液逐滴加入至步骤2)得到的混合溶液中，升温至40°C，搅拌14h，过滤，水洗，105°C烘干得到Mn02/CNTs催化剂； 步骤I)所述的浓硝酸浓度为65?68wt% ； 步骤I)所述的碳纳米管的管径为60?100 nm ; 步骤2)所述的高锰酸钾溶液浓度为0.02mol/L,高锰酸钾和碳纳米管的用量按照Mn/C摩尔比为2?6:100来计算； 步骤3)中H2O2溶液的浓度为30wt% ; 一种如上所述的制备方法制得的免煅烧型MnO2 /CNTs低温脱硝催化剂的应用，用于80?180 °C低温烟气脱硝。本专利技术的显著优点在于: (I)本专利技术通过低温共沉淀法将催化剂的活性成分负载到碳纳米管上，促进了活性组分的分散，增加了活性位点；而且制备过程中无需煅烧即可制得，极大简化了制备工艺，提高了制备过程的安全性； (2)MnO2作为催化剂的主要单一活性成分，无需使用助催化剂，在低温下具有较高的催化性能；而碳纳米管具有极高的比表面积、化学惰性以及离域大η键的隧道导电特性，可提高材料在低温下的催化性能，在80~180°C活性优异。【附图说明】图1是本专利技术制备的催化剂，当催化剂中MnO2活性组分的含量不同时，其对NO的转化率变化图； 图2是本专利技术制备的催化剂的XRD图谱:(a)硝酸处理过的CNTs ； (b)2% MnO2 /CNTs ；(c) 4% MnO2 /CNTs ；(d) 6% MnO2 /CNTs ； (e) MnOx/CNTs ； 图3是本专利技术制备的催化剂的SEM图谱:(A)酸处理的CNTs ； (B)4% MnO2 /CNTs及(C)Mn; (D)C; (E) O的元素分布图； 图4是本专利技术制备的催化剂的TEM图谱:(A) 4% MnO2 /CNTs ； (B) MnOx/CNTs ; (C)图A中红色圆圈的EDS谱图； 图5是本专利技术制备的催化剂的XPS图谱:(A)全谱；(B) Mn 2p ; (C) O Is。【具体实施方式】本专利技术用下列实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术的保护范围并不限于下列实施例。实施例1 O用硝酸(65wt.%)处理碳纳米管6 h，后处理得到官能团化的碳纳米管； 2)将0.3 g步骤I)得到的碳纳米管加入至25mL，0.02mol/L高锰酸钾溶液中，搅拌10h ;其中高猛酸钾的用量是按照Mn/C的摩尔比=2%来计算； 3)将0.14 mL 30wt% H2O2溶液逐滴加入至步骤2)获得的混合溶液中，升温至40°C，搅拌14 h，过滤，水洗，105°C烘干得到2% Mn02/CNTs催化剂； 将本实施例制得的催化剂进行脱硝效率测试: 测试条件为: = =400ppm， =5%，N2 为平衡气，空速为 WHSV =108000ml.gcat 1.h S0.2g 催化剂； 结果为:80°C的脱硝效率为41.8%，180°C的脱硝效率大于86%。实施例2 O用硝酸(68wt.%)处理碳纳米管6 h，后处理得到官能团化的碳纳米管； 2)将0.3 g步骤I)得到的碳纳米管加入至50mL，0.02mol/L高锰酸钾溶液中，搅拌10h ;其中高猛酸钾的用量是按照Mn/C的摩尔比=4%来计算； 3)将0.28 mL 30wt%的H2O2溶液逐滴加入至步骤2)获得的混合溶液中，升温至40°C，搅拌14 h，过滤，水洗，105°C烘干得到4% Mn02/CNTs催化剂； 将本实施例制得的催化剂进行脱硝效率测试: 测试条件为: = = 400ppm，= 5%，N2 为平衡气，空速为 WHSV=108000ml.gcat 1.h S0.2g 催化剂； 结果为:80°C的脱硝效率为51.8%，180°C的脱硝效率大于89%。实施例3 O用硝酸(66wt.%)处理碳纳米管6 h，后处理得到官能团化的碳纳米管； 2)将0.3 g步骤I)得到的碳纳米管加入至75mL，0.02mol/L高锰酸钾溶液中，搅拌10h ;其中高猛酸钾的用量是按照Mn/C的摩尔比=6%来计算； 3)将0.42 mL 30wt%的H2O2溶液逐滴加入至步骤2)获得的混合溶液中，升温至40°C，搅拌14h，过滤，水洗，105°C烘干得到6%Mn02/CNTs催化剂； 将本实施例制得的催化剂进行脱硝效率测试条件: 测试条件为: = =400ppm, =5%,队为平衡气，空速为WHSV =108000ml.gcat 1^h1, 0.2g 催化剂； 结果为:80°C的脱硝效率为36.2%，180°C的脱硝效率大于78%。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。【主权项】1.一种免煅烧型MnO 2 /CNTs低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: O用浓硝酸处理碳纳米管4 h，得到官能团化的碳纳米管； 2)将步骤I)制得的碳纳米管加入至高锰酸钾溶液中，搅拌10h ; 3)将H2O2溶液逐滴加入至步骤2)得到的混合溶液中，升温至40°C，搅拌14h，过滤，水洗，105°C烘干得到Mn02/CNTs催化剂。2.根据权利要求1所述的免煅烧型MnO2 /CNTs低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于:步骤I)所述的碳纳米管的管径为60?100 nm。3.根据权利要求1所述的免煅烧型MnO2 /CNTs低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于:步骤2)所述的高锰酸钾溶液浓度为0.02mol/L,高锰酸钾和碳纳米管的用量按照Mn/C摩尔比为2?6:100来计算。4.根据权利要求1所述的免煅烧型MnO2 /CNTs低温脱硝催化剂的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种免煅烧型MnO2 /CNTs低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）用浓硝酸处理碳纳米管4 h，得到官能团化的碳纳米管；2）将步骤1）制得的碳纳米管加入至高锰酸钾溶液中，搅拌10 h；3）将H2O2溶液逐滴加入至步骤2）得到的混合溶液中，升温至40℃，搅拌14 h，过滤，水洗，105℃烘干得到MnO2/CNTs 催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉婴，卢秀恋，林锦贤，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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