一种低温选择性催化还原脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低温选择性催化还原脱硝催化剂及其制备方法，该脱硝催化剂由活性组分、助催剂和载体三部分构成，以多壁碳纳米管为载体，FeOx为助催剂，MnOx为活性组分；其制备方法为先对载体进行硝酸蒸气处理，然后采用等体积浸渍法制备催化剂，利用硝酸蒸气改性多壁碳纳米管，提高碳纳米管的亲水性，同时增加催化剂的比表面积，促进活性组分在载体表面的均匀分散，并通过MnOx、FeOx和多壁碳纳米管之间的相互作用，提高了催化剂的脱硝活性，在以氨为还原剂，温度为180‑240℃的范围内都表现出很好的催化活性；本发明专利技术具有操作省时简单，节约成本，环保等优点，该催化剂可使SCR脱硝系统在低温下高效脱除烟气中的NOx。

Low temperature selective catalytic reduction denitration catalyst and preparation method thereof

The invention relates to a low-temperature selective catalytic reduction denitration catalyst and preparation method thereof, the denitration catalyst consists of active components, promoters and carrier of three parts, with multi walled carbon nanotubes as the carrier, FeOx as promoter and MnOx as active components; the preparation method is as follows: nitric acid vapor on the carrier, and the catalyst prepared by impregnation method, modified multi walled carbon nanotubes using nitric acid vapor, improve the hydrophilicity of carbon nanotubes, while increasing the surface area of the catalyst, promote the active component on the surface of a carrier evenly dispersed, and through the interaction between MnOx, FeOx and multi walled carbon nanotubes and improve the denitrification activity of catalyst, using ammonia as reducing agent in the range, the temperature is 180 DEG C in 240 exhibited good catalytic activity; the invention has the advantages of simple operation, saving cost, The catalyst can effectively remove NOx in flue gas at low temperature by SCR catalyst.

【技术实现步骤摘要】
[
]本专利技术属于环境保护与环境催化领域，具体地说是一种低温选择性催化还原脱硝催化剂及其制备方法。[
技术介绍
]随着经济的日益发展，我国对于煤炭的消耗及其所带来的环境污染问题日趋上升。以氮氧化物(NOx)为主的燃煤尾气的直接/间接排放，不仅可以造成酸雨、光化学烟雾及臭氧层破坏等环境问题，还能对人的健康造成一定的威胁。因此，对于燃煤等排放的NOx对于大气的破坏已成为一个不容忽视的环境问题，有效地控制及降低NOx的排放量成为改善大气污染的重点。目前，氨选择性催化还原技术(NH3-SCR)是应用最广泛的烟气脱硝技术。传统的钒基催化剂，其低温活性不足。SCR法是目前商业化成功的主流烟气脱硝技术，脱硝催化剂又是这一技术的核心，目前常用的商业催化剂V2O5-WO3(MoO3)/TiO2活性温度窗口高(300-400℃),易受SO2和粉尘的影响而发生催化剂中毒,其次是该催化剂达到最佳活性所需的温度较高(300-400℃),因此SCR装置常布置于除尘和脱硫装置之前,这样烟气中的粉尘会对催化剂床层造成磨损和堵塞,降低了催化剂的使用寿命。开发低温SCR催化剂,让脱硝系统置于除尘脱硫装置之后(<200℃)是解决这些问题的重要途径。碳材料作为催化剂载体，因具有大比表面积、特殊孔道结构、强吸附性能，而体现出优异的性能，其中碳纳米管作为一种特殊的碳材料，具有机械强度高、热化学稳定性高、限域效应，以及良好的导电性等独特的物化性质，利用硝酸蒸气改善载体碳纳米管的性能，同时利用助催化剂、活性组分与碳纳米管之间的相互作用使催化剂具有良好的低温SCR活性和稳定性得到性能较好的低温脱硝催化剂。[
技术实现思路
]本专利技术的目的就是要解决上述的不足而提供一种低温选择性催化还原脱硝催化剂，具有操作省时简单，节约成本，环保等优点，且本专利技术制备的催化剂可使SCR脱硝系统在低温下高效脱除烟气中的NOx。为实现上述目的设计一种低温选择性催化还原脱硝催化剂，由催化活性组分、助催化剂和催化剂载体三部分构成，催化剂活性组分为MnOx，助催化剂为FeOx，催化剂载体为多壁碳纳米管。该低温选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：1)首先对多壁碳纳米管进行预处理，利用硝酸蒸汽进行处理，再水洗，醇洗，烘干，得到预处理后的多壁碳纳米管；2)将步骤1)所得的预处理后的多壁碳纳米管加入乙酸锰和硝酸铁的混合溶液中，超声处理30-180min，使得乙酸锰和硝酸铁均匀分散在溶剂中，等体积浸渍10-48h；3)将步骤2)所得的混合物烘干后，在管式炉中进行氮气保护煅烧处理，煅烧温度为300-700℃，升温速率1-5℃/min，保温1-7h，降温冷却至室温后，即得到MnOx-FeOx/MWCNTs低温脱硝催化剂。进一步地，步骤1)中，利用硝酸蒸汽进行处理时，将硝酸水溶液放置于高温水热釜，将多壁碳纳米管放置于砂芯坩埚上部，再将坩埚置于高温水热釜中，最后将高温水热釜置于烘箱中，烘箱温度设置为150-180℃。进一步地，步骤1)中，每处理1g的多壁碳纳米管，硝酸的使用量为5-20ml。进一步地，步骤1)中，所述烘干为采用干燥箱干燥，烘干温度为60-90℃，烘干时间为6-24h。进一步地，步骤2)中，所述混合溶液的溶剂为去离子水和无水乙醇中的任一种。进一步地，步骤2)中，乙酸锰中锰与多壁碳纳米管中碳的质量百分比为0.05-0.2，硝酸铁中铁与乙酸锰中锰的质量百分比为0.4-2。本专利技术同现有技术相比，采用多壁碳纳米管为载体，具有大比表面积、较强的抗腐蚀能力，独特的孔结构，强的吸附性能以及机械强度大等特点，而且对环境不会造成二次污染；硝酸蒸气对碳纳米管进行处理可以提高其比表面积，改善碳纳米管的表面性质，提高碳纳米管在水或乙醇等溶剂中的分散性，进而使活性组分均匀分散在催化剂载体表面；与传统用硝酸水浴处理碳纳米管的方法比，本专利技术具有操作省时简单，节约成本，环保等优点，且本专利技术制备的催化剂可使SCR脱硝系统在低温下高效脱除烟气中的NOx。[附图说明]图1是本专利技术实施例1所得具有高分散性的锰铁氧化物负载碳纳米管脱硝催化剂的透射电子显微镜(TEM)照片。[具体实施方式]本专利技术是以多壁碳纳米管为载体，FeOx为助催剂，MnO x为活性组分，获得基于碳纳米管的低温烟气脱硝催化剂。其制备方法为先对载体进行硝酸蒸气处理，然后采用等体积浸渍法制备催化剂，具体包括如下步骤：1)首先对多壁碳纳米管进行预处理，利用硝酸蒸汽进行处理，再水洗，醇洗，烘干，得到预处理后的多壁碳纳米管；2)将步骤1)所得的预处理后的多壁碳纳米管加入乙酸锰和硝酸铁的混合溶液中，超声处理30-180min，使得乙酸锰和硝酸铁均匀分散在溶剂中，等体积浸渍10-48h；3)将步骤2)所得的混合物烘干后，在管式炉中进行氮气保护煅烧处理，煅烧温度为300-700℃，升温速率1-5℃/min，保温1-7h，降温冷却至室温后，即得到MnOx-FeOx/MWCNTs低温脱硝催化剂。其中，步骤1)中，每处理1g的多壁碳纳米管，硝酸的使用量为5-20ml，该步骤中的烘干为采用干燥箱干燥，烘干温度为60-90℃，烘干时间为6-24h；步骤2)中，混合溶液的溶剂为去离子水和无水乙醇中的任一种，乙酸锰中锰与多壁碳纳米管中碳的质量百分比为0.05-0.2，硝酸铁中铁与乙酸锰中锰的质量百分比为0.4-2。本专利技术利用碳纳米管的大比表面积的特点，再利用硝酸蒸气改性多壁碳纳米管，可以进一步增大比表面积，提高活性物质在载体表面的分散程度，提高碳纳米管的亲水性，同时增加催化剂的比表面积，促进活性组分在载体表面的均匀分散，由于铁的氧化性很好，Fe的引入可以有效催化NO转化为NO2，同时MnOx、FeOx和碳纳米管之间的协同作用，通过MnOx、FeOx和多壁碳纳米管之间的相互作用，提高了催化剂的脱硝活性；在以氨为还原剂，温度为180-240℃的范围内都表现出很好的催化活性。下面通过具体实施例对本专利技术作以下进一步说明：实施例1将5ml硝酸水溶液(3mol/L)放置于50ml大小的高温水热釜，1g左右的碳纳米管放置于砂芯坩埚上部，将坩埚放置于高温水热釜中，最后将水热釜置于烘箱中，烘箱温度设置于180℃，5h后，水热釜冷却至室温，取出碳纳米管，经过水洗，醇洗，80℃烘干5h，得到改性后的多壁碳纳米管。然后采用等体积浸渍法制备MnOx-FeOx/MWCNTs催化剂.称取0.31g乙酸锰和0.433g九水合硝酸铁分别配制40ml的溶液,加入到经预处理后的MWCNTs，超声分散1h,室温浸渍12h左右.混合物于80℃干燥后,在管式炉中氮气气氛下于400℃焙烧2h.最终得到Mn/C为0.1，Fe/Mn的比例为0.6的脱硝催化剂。实施例2将10ml硝酸水溶液(3mol/L)放置于50ml大小的高温水热釜，1g左右的碳纳米管放置于砂芯坩埚上部，将坩埚放置于高温水热釜中，最后将水热釜置于烘箱中，烘箱温度设置于150℃，5h后，水热釜冷却至室温，取出碳纳米管，经过水洗，醇洗，80℃烘干5h，得到改性后的多壁碳纳米管。然后采用等体积浸渍法制备MnOx-FeOx/MWCNTs催化剂.称取0.155g乙酸锰和0.361g九水合硝酸铁分别配制40ml的溶液,加入到经预处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温选择性催化还原脱硝催化剂，其特征在于：由催化活性组分、助催化剂和催化剂载体三部分构成，催化剂活性组分为MnOx，助催化剂为FeOx，催化剂载体为多壁碳纳米管。

【技术特征摘要】
1.一种低温选择性催化还原脱硝催化剂，其特征在于：由催化活性组分、助催化剂和催化剂载体三部分构成，催化剂活性组分为MnOx，助催化剂为FeOx，催化剂载体为多壁碳纳米管。2.如权利要求1所述的低温选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)首先对多壁碳纳米管进行预处理，利用硝酸蒸汽进行处理，再水洗，醇洗，烘干，得到预处理后的多壁碳纳米管；2)将步骤1)所得的预处理后的多壁碳纳米管加入乙酸锰和硝酸铁的混合溶液中，超声处理30-180min，使得乙酸锰和硝酸铁均匀分散在溶剂中，等体积浸渍10-48h；3)将步骤2)所得的混合物烘干后，在管式炉中进行氮气保护煅烧处理，煅烧温度为300-700℃，升温速率1-5℃/min，保温1-7h，降温冷却至室温后，即得到MnOx-FeOx/MWCNTs低温脱硝催化剂。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑义，吕欣，占升，王宇峰，李珍，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：上海;31