一种NO低温催化氧化剂与制备方法技术

一种NO低温催化氧化剂与制备方法，属于催化化学领域。采用浸渍法在ZrO2表面负载Co3O4、La2O3。载体ZrO2为85-90wt％，Co3O4为5-10wt％，La2O3为1-5wt％，聚乙二醇为4-6wt％。Co3O4前驱物为六水合硝酸钴，La2O3前驱物为六水合硝酸镧，并通过添加聚乙二醇提高活性组分在载体上的分散均匀性及催化氧化剂稳定性，提高催化氧化剂的NO低温催化氧化效率，并与SCR催化剂联合，改善SCR系统在高空速下的脱硝性能，为船舶SCR技术实际规模化运用打好基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种NO低温催化氧化剂的制备配方与方法，在催化氧化剂作用下将部分NO转换为NO2，使NO：NO2在进入SCR系统前接近1：1，实现快速SCR，使其在高空速下保持较高的脱硝性能，克服船舶有限空间的问题，属于催化化学领域。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是大气中的主要污染物，我国大气中的氮氧化物主要来源于燃料燃烧过程，船舶是其中重要的移动源之一。近年来，国际海事组织(IMO)对船舶污染的相关政策逐渐完善，氮氧化物的排放标准日益严苛，有关降低氮氧化物排放的技术研究已成为社会关注的热点。选择性催化还原法(SCR)于20世纪90年代起就已在部分船舶上得到应用，可以有效的降低柴油机尾气中NOx的排放，但同时也有系统所占空间过大的问题。针对船舶SCR实际应用的需要，制备低温、高空速条件下的仍有较高活性的NO催化氧化剂十分重要。NO低温催化氧化旨在联合SCR技术，先在催化氧化剂的作用下将部分NO催化氧化成NO2，当NO2所占比列达到约50％时，快速SCR反应通常会比标准SCR优先发生，快速SCR的反应速率可达到标准SCR的10倍，使SCR催化剂在低温、高空速下仍保持较高的活性，从而降低催化反应器的体积，以解决船舶污染源空间狭小的问题。目前过渡金属氧化物催化剂因其活性高、制备方法简单、原料来源广、价格便宜等优点，成为近年来研究的热点，但NO催化氧化技术的实际应用仍存在技术瓶颈，催化氧化剂反应温度普遍较高(250-350℃)，其低温活性有待开发，且活性受空速影响较大，高空速条件下效率较低。
技术实现思路
针对NO低温催化氧化剂的技术难点和发展瓶颈，本专利技术提供一种NO低温催化氧化剂的制备配方与方法，使催化氧化剂在180-200℃左右的烟气条件具有较高的NO转化率，并在高空速条件下仍保持较高的活性。与SCR催化剂联合后，可显著提高SCR系统在低温、高空速条件下的脱硝效率。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术采用浸渍法在ZrO2表面负载活性组分Co3O4和La2O3。一种NO低温催化氧化剂的制备方法，包括如下步骤：1)将六水合硝酸钴和六水合硝酸镧依次加入适量去离子水中，并在50-80℃条件下搅拌溶解；2)将聚乙二醇加入到步骤1)生成的溶液中继续在50-80℃条件下搅拌，至全部溶解；3)将一定量ZrO2载体缓慢加入到步骤2)生成的溶液中，并一直在恒温50-80℃条件下搅拌，直至呈粘稠状；4)将步骤3)得到的粘稠状固体，放入烘箱中于105℃烘干12h；5)将步骤4)所得块状固体放入马弗炉，在300-400℃条件下焙烧3个小时，自然冷却到室温，筛分至20-40目备用。进一步优选步骤1)六水合硝酸钴的浓度为70-100g/L；核计优选步骤2)聚乙二醇的总质量与最终负载的活性组分Co3O4、La2O3的质量比为1:1-1:3。优选步骤2)聚乙二醇的总质量与活性组分的质量比为1:3。优选步骤5)马弗炉焙烧温度350℃。进一步优选：Co3O4、La2O3的质量比为2:1。催化氧化剂各组分含量分别是：载体ZrO2为85-90wt％，Co3O4为5-10wt％，La2O3为1-5wt％。本专利技术催化氧化剂与SCR催化剂联用实现快速SCR的方法，可将烟气中的部分NO转换为NO2，所得气体进入SCR系统时NO：NO2的体积比达到1:1，在SCR催化剂条件下实现快速SCR，提高SCR系统的反应速率和催化转化率，使其在高空速下保持较高的脱硝性能。本专利技术优点如下：1、本专利技术催化剂在低温160-250℃下具有优良的NO催化氧化效率，高活性温度区间较大。2、在高空速下仍具有较高的NO催化氧化活性，催化氧化剂具有较高的稳定性。3、该催化氧化剂与SCR催化剂联合，可改善SCR系统在高空速下的脱硝性能。附图说明图1为Co3O4-La2O3-聚乙二醇-ZrO2催化氧化剂在不同温度下NO催化氧化效率图。其中曲线1、2、3分别对应实例1、实例2、实例3样品的效率曲线。图2为实例1中所得1#催化氧化剂的寿命测试图。图3为实例1中所得1#催化氧化剂在不同空速下的性能测试图。图4为实例1中所得1#催化氧化剂联合SCR催化剂后的脱硝性能测试图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例。实施例1：将4.9383g六水合硝酸钴和1.5586g六水合硝酸镧依次加入70ml去离子水中，并在70℃条件下搅拌溶解，将0.5g聚乙二醇加入到生成的溶液中，继续在70℃条件下搅拌，至全部溶解。将7.5516gZrO2载体缓慢加入到溶液中，并一直在70℃条件下搅拌，直至呈粘稠状。得到的粘稠状固体，放入烘箱中于105℃烘干12h。所得块状固体放入马弗炉，在350℃条件下焙烧3个小时，自然冷却到室温，筛分至20-40目备用，得到1#催化氧化剂。实施例2：将4.9383g六水合硝酸钴和1.5586g六水合硝酸镧依次加入70ml去离子水中，并在70℃条件下搅拌溶解，将0.4g聚乙二醇加入到生成的溶液中，继续在70℃条件下搅拌，至全部溶解。将7.5516gZrO2载体缓慢加入到溶液中，并一直在70℃条件下搅拌，直至呈粘稠状。得到的粘稠状固体，放入烘箱中于105℃烘干12h。所得块状固体放入马弗炉，在350℃条件下焙烧3个小时，自然冷却到室温，筛分至20-40目备用，得到2#催化氧化剂。实施例3：将4.9383g六水合硝酸钴和1.5586g六水合硝酸镧依次加入70ml去离子水中，并在70℃条件下搅拌溶解，将0.6g聚乙二醇加入到生成的溶液中，继续在70℃条件下搅拌，至全部溶解。将7.5516gZrO2载体缓慢加入到溶液中，并一直在70℃条件下搅拌，直至呈粘稠状。得到的粘稠状固体，放入烘箱中于105℃烘干12h。所得块状固体放入马弗炉，在350℃条件下焙烧3个小时，自然冷却到室温，筛分至20-40目备用，得到3#催化氧化剂。测试例1：分别以实例1的1#催化氧化剂，实例2的2#催化氧化剂，实例3的3#催化氧化剂为例，进行NO催化氧化活性测试。原料气组成如下：NO(700ppm)、5％O2，N2作为平衡气，空速为27000h-1，测试催化氧化剂在160-300℃的脱硝效率曲线，测试结果如图1。由测试结果可以看出，1#催化氧化剂展现了良好的NO催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NO低温催化氧化剂，其特征在于，在ZrO2表面负载活性组分Co3O4和La2O3，载体ZrO2为85‑90wt％，Co3O4为5‑10wt％，La2O3为1‑5wt％。

【技术特征摘要】
1.一种NO低温催化氧化剂，其特征在于，在ZrO2表面负载活性组分Co3O4和La2O3，载体ZrO2为85-90wt％，Co3O4为5-10wt％，La2O3为1-5wt％。
2.按照权利要求1所述的NO低温催化氧化剂，其特征在于，Co3O4、La2O3的质量比为2:1。
3.制备权利要求1所述的NO低温催化氧化剂的方法，其特征在于，包括如
下步骤：
1)将六水合硝酸钴和六水合硝酸镧依次加入适量去离子水中，并在
50-80℃条件下搅拌溶解；
2)将聚乙二醇加入到步骤1)生成的溶液中继续在50-80℃条件下搅拌，至
全部溶解；
3)将一定量ZrO2载体缓慢加入到步骤2)生成的溶液中，并一直在恒温
50-80℃条件下搅拌，直至呈粘稠状；
4)将步骤3)得到的粘稠状固体，放入烘箱中于105℃烘干12h；
5)将步骤4)所得块状固体放入马...

【专利技术属性】
技术研发人员：李坚，宋芊千，何洪，梁文俊，张铁军，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11