等离子体辅助溶胶凝胶法制备高效氧化性催化剂的方法技术

本发明专利技术涉及一种等离子体辅助溶胶凝胶法制备高效氧化性催化剂的方法，利用等离子体中的活性粒子在常温下分解凝胶中的有机物和硝酸盐，制备得到活性组分为MnOx或MnCeOx的氧化性催化剂。本发明专利技术具有的优势效果在于：（1）对氮氧化物催化氧化具有较高的活性和选择性；（2）具有较宽的温度适应窗口；（3）制备工艺简单、成本较低，可广泛应用于烟气选择性催化氧化的脱硝催化剂制备过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污染物控制领域，涉及催化剂及制备方法，尤其是涉及一种等离子体 辅助溶胶凝胶法制备高效氧化性催化剂的方法。
技术介绍
随着经济的迅速增长和工业发展，工业染料的燃烧带来的污染问题日益严重，对 人体造成了极大的危害，更对环境带来不可忽视的危机。尤其是氮氧化物，硫氧化物和含氮 物质的排放，酸雨、臭氧层破坏、光化学烟雾、全球变暖与之不无联系。工业生产过程中的 氮氧化物、硫氧化物的污染已经成为全球关注的热点。对其的处理也是科学界研究的关注 重心所在。 国内对于工业废气还处在很起步阶段，处理主要是单独脱除。利用WF⑶处理S02， 用SCR和SNCR技术联合处理氮氧化物，这种分步处理的方法设备庞杂，占地面积大，运行成 本高，存在二次污染。不仅浪费资源，而且给工厂带来了极大的负担，实际效益并不高。如 何设计合理的处理流程，寻找合适的催化剂一次处理这些污染物，以达到利益最大化和污 染最小化就是本专利研究的重点。 在燃煤烟气排放的氮氧化物中，有90%~95%是以NO形式存在，NO难溶于水，WFGD脱除困难较大。经过分析，将NO氧化成易溶的繼2后，再用WFGD可实现脱硫脱硝一体 化。该技术的关键是实现NO的高效氧化，使烟气中含有一定比例的NO2 (50%左右)。大量 的研究表明，催化氧化是一种氧化NO的有效手段，尤其是以MnOx-CeO2为活性组分的催化 剂，不仅价格优良，而且具有良好的催化氧化NO性能。利用溶胶凝胶法制备的^(^-(^(^复 合氧化物催化剂活性要高于其他传统制备方法，因为其中形成了MnCeOx固溶体结构，形成 更多的表面活性氧，更有利于催化氧化反应。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用等离子体辅助溶胶凝胶法制备高效催化氧化催化剂的方法， 利用等离子体中的活性粒子在常温下分解凝胶中的有机物和硝酸盐，比溶胶凝胶法制备的 催化性能更优。 -种，利用等离子体中的 活性粒子在常温下分解凝胶中的有机物和硝酸盐，制备得到活性组分为MnOx或MnCeOx的 氧化性催化剂。 作为优选，MnCeOx中，Mn、Ce的摩尔比为0. 3~3 :1。 作为优选，所述的，包括 下述步骤： (1) 按Mn、Ce摩尔比计算得出硝酸铈、硝酸锰的量并称取，用去离子水溶解得混合液， 称取络合剂和聚乙二醇，倒入之前的混合液，搅拌得到混合溶液； (2) 将混合溶液加热，并搅拌，直至溶液变为胶体； (3) 将干燥后的胶体放于研钵，充分研磨成40目以下的颗粒，待用； (4) 将样品进行等离子体处理制备得到催化剂。 作为优选，步骤（1)中，络合剂、金属离子的摩尔比为I. 1~1. 5 :1，聚乙二醇的重 量为络合剂重量的5~15%。 作为优选，所述络合剂为一水合柠檬酸。 作为优选，步骤（2)中，加热温度为70~90°C。 作为优选，步骤（4)中，所述等离子处理包括下述步骤： (a) 将样品填充于放电石英管内棒状电极与石英管壁之间，通入处理气体使其暴露于 相应气氛中；石英管外部包裹铜片，作为接电源极，棒状电极接地； (b) 打开交流电源，使有效电压处于8~12kV之间，放电频率达为7~10MHz，利用介 质阻挡放电的方法处理，持续10~180min。作为优选，所述处理气体为氧气、氧气与氮气的混合气、或氧气与氩气的混合气中 的一种。作为优选，所述的，包括 下述步骤： (1) 将35.Sg的50%硝酸锰溶液装入烧杯，用去离子水溶解，常温搅拌得到匀质溶液； 将27. 3g-水合柠檬酸和2. 73g聚乙二醇，倒入之前的混合液，常温搅拌得到混合溶液； (2) 将装有混合溶液的烧杯，置于80°C的水浴中加热，并利用电磁搅拌器不间断搅拌， 直至溶液变为胶体； (3) 将干燥后的胶体放于研钵，充分研磨成40目以下的颗粒，待用； (4) 将样品填充于放电石英管内棒状电极与石英管壁之间，通入含有21%氧气的模拟 空气，石英管外部包裹铜片，作为接电源极，棒状电极接地； (5) 打开交流电源，使有效电压处于9kV，放电频率达为8. 5MHz，利用介质阻挡放电的 方法处理，持续90min。作为优选，所述的，包括 下述步骤： (1) 将26. 9g的50%硝酸锰溶液和10. 9g的六水合硝酸铈装入烧杯，用去离子水溶解， 常温搅拌得到混合液，将27. 3g-水合柠檬酸和2. 73g聚乙二醇，倒入之前的混合液，常温 搅拌得到混合溶液； (2) 将装有混合溶液的烧杯，置于80°C的水浴中加热，并利用电磁搅拌器不间断搅拌， 直至溶液变为胶体； (3) 将干燥后的胶体放于研钵，充分研磨成40目以下的颗粒，待用； (4) 将样品填充于放电石英管内棒状电极与石英管壁之间，通入含有21%氧气的模拟 空气，石英管外部包裹铜片，作为接电源极，棒状电极接地； (5) 打开交流电源，使有效电压处于9kV;使放电频率达为8. 5MHz，利用介质阻挡放电 的方法处理，持续90min。本专利技术催化剂用于选择性催化氧化烟气中氮氧化物的反应过程是：在50~450°C的反应温度下，采用O2作为氧化剂，使用本专利技术催化剂将NO催化氧化成NO2，反应式如下：本专利技术与传统技术相比，具有的优势效果在于： (1) 对氮氧化物催化氧化具有较高的活性和选择性； (2) 具有较宽的温度适应窗口； (3) 制备工艺简单、成本较低，可广泛应用于烟气选择性催化氧化的脱硝催化剂制备过 程。【附图说明】 图1是本专利技术对样品进行X射线光电子能谱测试的谱图； 图2是本专利技术对样品进行X射线衍射的谱图。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步具体的说明，但本专利技术的实施方式不限 于此。 实施例1 一种，包括下述步骤： (1) 将35.Sg的50%硝酸锰溶液装入烧杯，用去离子水溶解，常温搅拌得到匀质溶液； 将27. 3g-水合柠檬酸和2. 73g聚乙二醇，倒入之前的混合液，常温搅拌得到混合溶液； (2) 将装有溶液的烧杯，置于80°C的水浴中加热，并利用电磁搅拌器不间断搅拌，直至 溶液变为胶体； (3) 将胶体置于干燥箱中，于IKTC干燥12小时，将干燥后的胶体样品放于研钵，充分 研磨成40目以下的颗粒，待用等离子体处理； (4) 将样品填充于放电石英管内棒状电极与石英管壁之间，通入含有21%氧气的模拟 空气；石英管外部包裹铜片，作为接电源极，棒状电极接地； (5) 打开交流电源，使有效电压处于9kV;使放电频率达为8. 5MHz，利用介质阻挡放电 的方法处理，持续90min。 将制得的催化剂粉碎过筛，得到粒径为80目至60目之间的催化剂颗粒，取该催化 剂颗粒0. 2mg放入催化剂活性评价装置，活性评价在内径为8mm的固定床反应器中进行。 设置模拟烟气组成为400ppmN0、5%02,队为平衡气，空速为360000mL41Ii%利用testo烟 气分析仪对下流烟气检测。测试结果表明，反应温度为275°C和325°C时，该MnOx催化剂的 NO催化氧化率分别为59. 4%和70. 50%，相较于煅烧方法制备的MnOx在同一条件下的催化 效率31. 8%和44. 4%，有显著的提高。 实施例2 取一定量实施例1催化剂粉末样品，通过对样品进行X射线光电子能谱测试，分析其0Is的能谱，其谱图参照图1所示。测试仪器选用T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体辅助溶胶凝胶法制备高效氧化性催化剂的方法，其特征在于：利用等离子体中的活性粒子在常温下分解凝胶中的有机物和硝酸盐，制备得到活性组分为MnOx或MnCeOx的氧化性催化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，郑成航，竺新波，骆仲泱，岑可法，倪明江，吴卫红，张涌新，翁卫国，刘璐，周劲松，方梦祥，程乐鸣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33