一种锆掺杂铈锰氧化物催化剂及制备和应用制造技术

技术编号:14684816 阅读:103 留言:0更新日期:2017-02-22 18:28
本发明专利技术公开了一种锆掺杂铈锰氧化物催化剂及制备和应用,催化剂是通过共沉淀法得到xZr‑Ce‑Mn三元复合氧化物,其中x代表锆占铈锰总摩尔数的百分比,2.5≤x≤10,其具体步骤如下:称取一定量的锰盐,铈盐和锆盐溶解于200毫升去离子水中,室温下边搅拌边滴加碳酸铵水溶液,继续搅拌1‑3小时后过滤,将所得固体放入60‑80℃烘箱中干燥12小时,然后在400‑600℃马弗炉中焙烧3‑5小时,得到锆掺杂铈锰催化剂,其中铈与锰的摩尔比为1:1。将其用于一氧化氮的催化氧化,150℃下最高转化率即可达到99%以上,并且制备催化剂的原料易得,工艺简单,成本较低,易实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锆掺杂铈锰氧化物催化剂及制备,适用于环境污染物一氧化氮的选择性催化还原,在环境净化领域具有应用前景。
技术介绍
煤炭是当今世界主要能源之一,随着社会进步、经济发展,煤的开发利用严重污染了自然环境,大气污染物中的NOx,90%以上源于煤、石油、天然气等燃料的燃烧,而其中70%来自于煤的燃烧,对中国而言,煤炭一直是主要的一次能源,在今后较长的时间内,其在我国一次能源构成的主导地位不会改变。电力工业又是我国的燃煤大户,随着经济稳定迅猛发展,电力工业也将快速发展,必然导致NOx的排放量越来越大。因此,控制燃煤电厂大气污染物中NOx的排放是一项艰巨的任务。SCR技术是目前最好的可以用于固定源NOx治理的脱硝技术,脱硝率可高达90%以上,但是商业的钒基催化剂工作温度较高,为避免重复加热烟气,需将SCR反应器布置于除尘、脱硫设备之前,由此产生了诸多问题,如受粉尘冲蚀,二氧化硫毒化,碱金属中毒等,严重影响催化剂的使用寿命,并且钒基催化剂中V2O5是一种有毒物质。相比之下,在装置尾部增加脱硝反应器即能很大程度上减轻以上问题,提高经济性。因此开发一种低温条件下具有较高脱硝效率,是目前SCR工艺研究的重点和热点。在诸多的催化剂活性物种中,MnOx的研究最多,由于其种类较多,电子在不用MnOx之间的转移很迅速,而且MnOx有多种不同的表面活性氧用于完成催化循环,从而在很大程度上提高了低温催化效率。CeO2具有优异的储放氧能力,能提高SCR催化剂的催化活性,但是CeO2的比表面积较小,其氧化还原能力较弱,而Zr能改善催化剂的比表面积,同时Zr插入CeO2晶格中能提高晶格氧的流动性,从而提高催化剂的氧化还原能力,基于以上分析,有理由相信,Zr-Ce-Mn三元复合氧化物催化剂在低温SCR脱硝系统中能有较好的效果。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服现有技术的不足,提供了一种锆掺杂铈锰氧化物催化剂的制备方法,是通过共沉淀法得到xZr-Ce-Mn三元复合氧化物,其中x代表锆占铈锰总摩尔数的百分比,2.5≤x≤10,其具体步骤如下:称取一定量的锰盐,铈盐和锆盐溶解于200毫升去离子水中,室温下边搅拌边滴加碳酸铵水溶液,继续搅拌1-3小时后过滤,将所得固体放入60-80℃烘箱中干燥12小时,然后在400-600℃马弗炉中焙烧3-5小时,得到锆掺杂铈锰催化剂,其中铈与锰的摩尔比为1:1。所述的锰盐为硝酸锰,醋酸锰中的一种,所述的铈盐为硝酸铈,硝酸铈铵中的一种,所述的锆盐为硝酸锆,硝酸氧锆中的一种。所述的碳酸铵溶液浓度为1.9-2.2摩尔/升一种锆掺杂铈锰复合氧化物催化剂,在一氧化氮选择性催化还原反应中的应用,其特征在于具体反应条件如下:反应温度20-300℃,气体总流量500mL/min,反应气组成为100-500ppm一氧化氮,100-500ppm氨气,3-10%氧气,其余为氮气。本专利技术Zr-Ce-Mn三元复合氧化物催化剂中,MnOx由于其种类较多,电子在不用MnOx之间的转移很迅速,而且MnOx有多种不同的表面活性氧用于完成催化循环,从而在很大程度上提高了低温催化效率。CeO2具有优异的储放氧能力,能提高SCR催化剂的催化活性,但是CeO2的比表面积较小,其氧化还原能力较弱,而Zr能改善催化剂的比表面积,同时Zr插入CeO2晶格中能提高晶格氧的流动性,从而提高催化剂的氧化还原能力。并且本专利技术制备催化剂的原料易得,工艺简单,成本较低,易实现工业化生产。将其用于一氧化氮的催化氧化,150℃下最高转化率即可达到99%以上。具体实施方式下面结合具体实施例进行详细说明:本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体操作过程,但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。实施例1称取8.95克50%硝酸锰溶液,10.85克硝酸铈和0.54克硝酸锆溶解于200毫升去离子水中,室温下边搅拌边滴加40毫升1.95摩尔/升碳酸铵水溶液,继续搅拌2小时后过滤,将所得固体放入70℃烘箱中干燥12小时,然后在500℃马弗炉中焙烧4小时,得到锆掺杂铈锰催化剂2.5Zr-Ce-Mn。实施例2与实施例1相比较,不同的是硝酸锆的质量为1.07克,碳酸铵的浓度为2.02摩尔/升,其他物料用量和操作条件与实施例1相同,得到锆掺杂铈锰催化剂5.0Zr-Ce-Mn。实施例3与实施例1相比较,不同的是硝酸锆的质量为1.61克,碳酸铵的浓度为2.1摩尔/升,其他物料用量和操作条件与实施例1相同,得到7.5Zr-Ce-Mn。实施例4与实施例1相比较,不同的是硝酸锆的质量为2.15克,碳酸铵的浓度为2.2摩尔、升其他物料用量和操作条件与实施例1相同,得到10Zr-Ce-Mn。测试例各取新鲜制得的催化剂分别装在石英反应管中。测试温度从20-300℃,在100-300℃之间,每隔25℃取一个测试点,在每个测试点各保持10分钟。一氧化氮的转化率见表1。表1催化剂脱硝率数据本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种锆掺杂铈锰氧化物催化剂的制备方法,其特征在于,该催化剂是通过共沉淀法得到xZr‑Ce‑Mn三元复合氧化物,其中x代表锆占铈锰总摩尔数的百分比,2.5≤x≤10,其具体步骤如下:称取一定量的锰盐,铈盐和锆盐溶解于200毫升去离子水中,室温下边搅拌边滴加碳酸铵水溶液,继续搅拌1‑3小时后过滤,将所得固体放入60‑80℃烘箱中干燥12小时,然后在400‑600℃马弗炉中焙烧3‑5小时,得到锆掺杂铈锰催化剂,其中铈与锰的摩尔比为1:1 。

【技术特征摘要】
1.一种锆掺杂铈锰氧化物催化剂的制备方法,其特征在于,该催化剂是通过共沉淀法得到xZr-Ce-Mn三元复合氧化物,其中x代表锆占铈锰总摩尔数的百分比,2.5≤x≤10,其具体步骤如下:称取一定量的锰盐,铈盐和锆盐溶解于200毫升去离子水中,室温下边搅拌边滴加碳酸铵水溶液,继续搅拌1-3小时后过滤,将所得固体放入60-80℃烘箱中干燥12小时,然后在400-600℃马弗炉中焙烧3-5小时,得到锆掺杂铈锰催化剂,其中铈与锰的摩尔比为1:1。2.根据权利要求1所述的一种锆掺杂铈锰氧化物催化剂的制备方法,其特征在于,所述的锰盐为硝酸锰,醋酸锰...

【专利技术属性】
技术研发人员:何丹农杨玲高振源赵昆峰蔡婷袁静张涛金彩虹
申请(专利权)人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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