一种基于PtCu3合金的脱硝催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于PtCu3合金的脱硝催化剂及其制备方法和应用，该催化剂由PtCu3合金为主活性组分，以WO3为助催化剂，以α‑Al2O3为载体制备而成。本发明专利技术制备的基于PtCu3合金的脱硝催化剂主活性组分为PtCu3合金，成本低，催化活性强，可以在H2作为还原气体存在的条件下发生催化还原反应实现SCR脱硝，避免了使用NH3气体，从而有效避免了有可能发生的NH3气泄露风险，提高了设备运行过程中的安全性，并且这种SCR脱硝是在低温下进行的，能耗低。同时本发明专利技术的制备方法简单方便，原料来源广，PtCu3合金中，Cu所占比例较大，减少了对Pt的使用量，大大降低了催化剂的成本。

A kind of denitrification catalyst based on PtCu3 alloy and its preparation and Application

The invention discloses a PtCu3 alloy catalyst and its preparation method and application based on the catalyst by PtCu3 alloy as active components, with WO3 as catalyst, Al2O3 as carrier to alpha prepared. The present invention based on Preparation of PtCu3 alloy catalyst main active components of PtCu3 alloy, low cost, high catalytic activity, can restore the gas under the condition of the existence of the catalytic SCR denitration reduction reaction as in H2, to avoid the use of NH3 gas, so as to effectively prevent NH3 gas leak risk may occur and to improve the security in the process of equipment operation, and the SCR denitrification is carried out at low temperature, low energy consumption. Meanwhile, the preparation method of the invention is simple and convenient, and the source of raw materials is wide. The proportion of Cu in PtCu3 alloy is large, which reduces the usage of Pt and greatly reduces the cost of catalyst.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PtCu3合金的脱硝催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及烟气脱硝
，具体涉及一种基于PtCu3合金的脱硝催化剂及其制备方法和应用
技术介绍
当前，节能减排形势严峻、大气污染压力较大，因此，对烟气烟尘、SO2、NOx等大气污染物的排放需要更严格的控制要求。在这些主要大气污染物中，脱硫(脱除SO2气体)问题已经基本得到可控，目前，较为严重的是脱硝(脱除NOx气体)问题。工业脱硝主要通过以NH3为还原剂的选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)来实现，其中SCR法的核心技术是脱硝用催化剂。目前大规模使用的SCR脱硝催化剂是V2O5-WO3/TiO2催化剂，其中，V2O5是主活性组分，WO3是助催化剂，TiO2是载体。然而，这类催化剂也面临着催化活性有待进一步提高、易中毒、需再生等缺点。因此，有必要研发新型高性能SCR脱硝催化剂。在众多的烟气脱硝方法中，以NH3为还原剂的SCR技术成熟、效率高、稳定性好，已成为主流技术。目前，研发的重点在于对现有商用脱硝催化剂V2O5-WO3/TiO2的改性和开发新型脱硝催化剂。授权号为CN101676024A的中国专利公开了一种改性现有商用脱硝催化剂的方法，该催化剂以V2O5、WO3和TiO2分别作为催化剂活性组分、催化助剂和载体，同时加入各种助剂，再经过较短时间的干燥和煅烧即可制备而成，其中所述助剂包括粘土、甲基纤维素、聚环氧乙烷、硅溶胶、玻璃纤维、单乙醇胺等，起到了促进所述催化剂成型、分散以及成孔的作用，但由于这种催化剂强度的缺陷，在使用过程中往往会出现破碎的情况，一方面产生了很多的催化剂粉尘，会对设备的长期正常运行埋下隐患；另一方面还会将催化剂表面的结构破坏掉，从而影响到催化剂的催化活性。申请号为CN201110115884.1的中国授权专利技术专利公开了另外一种改性现有商用脱硝催化剂的方法：通过加入稀土元素，提高了V2O5-WO3/TiO2催化剂的抗中毒能力。申请号为CN201210279011.9的中国授权专利技术专利公开了另外一种改性现有商用脱硝催化剂的方法：在制备钒钨钛系脱硝催化剂(V2O5-WO3/TiO2)时添加表面活性剂、施胶剂和润滑剂等，通过二次干燥和煅烧形成二次微结构和合理的孔径分布，制备得到适用于高含尘烟气条件的SCR脱硝催化剂。申请号为CN201410509484.2的中国授权专利技术专利公开了一种新的脱硝催化剂，包括催化剂载体、负载于所述催化剂载体上的活性组分、玻璃纤维和纸纤维。催化剂载体包括二氧化钛、二氧化硅和陶土；活性组分包括五氧化二钒和三氧化钼。在催化剂载体和活性组分中掺杂了玻璃纤维，从而提高了脱硝催化剂的强度，降低了脱硝催化剂的磨损。申请号为CN201510119882.8的中国授权专利技术专利公开了一种MnOx/石墨烯低温SCR烟气脱硝催化剂：以石墨烯为载体，负载锰氧化物活性组分，具有优异的低温SCR烟气脱硝性能。值得注意的是，以上专利技术专利公布的烟气脱硝方法中，都是以NH3为还原剂的SCR技术，该技术成熟、效率高、稳定性好，已成为主流技术。但存在的最大问题是：面临NH3气泄露的风险，而具有腐蚀性的NH3气一旦泄露，造成的危害甚至超过了NOx自身的危害。另外，现有商用SCR脱硝催化剂V2O5-WO3/TiO2的最佳适用温度为300～400℃，温度较高，能耗较大。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于PtCu3合金的脱硝催化剂，该催化剂是一种高效的适用于H2还原的SCR脱硝催化剂，并能在较低温度下(约200℃)，用H2作为还原剂时，催化反应活性高，NOx脱除效率高；避免了以NH3还原剂造成的具有腐蚀性的NH3气泄露的风险。技术方案：为了实现上述目的，如本专利技术所述的一种基于PtCu3合金的脱硝催化剂，其特征在于，由PtCu3合金为主活性组分，以WO3为助催化剂，以α-Al2O3为载体制备而成。本专利技术所述的基于PtCu3合金的脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)制备PtCu3合金：将氯铂酸溶液和乙酰丙酮铜加入到包含油胺的十六烷基三甲基溴化铵的溶液中，超声后进行水热反应，接着冷却至室温，过滤得到固体，离心洗涤3次，得到黑色的PtCu3合金；(2)制备泥料：将上述步骤(1)制备的PtCu3合金和WO3粉末、α-Al2O3、去离子水和成型助剂搅拌混合在一起，再将所述混合物制成蜂窝式，进行干燥和陈腐，得到含水率小于15％的泥料胚体；(3)煅烧成型：将所述步骤(2)得到的泥料胚体进行煅烧，得到蜂窝式PtCu3合金-WO3/Al2O3脱硝催化剂。作为优选，步骤(1)所述氯铂酸溶液中氯铂酸与乙酰丙酮铜的摩尔比为1:3-3.2，最优选摩尔比为1:3。作为优选，步骤(1)所述氯铂酸溶液中氯铂酸质量百分数为8～15％。作为优选，步骤(1)所述每8～15ml的油胺中含十六烷基三甲基溴化铵的质量为50～100mg。进一步地，步骤(1)所述水热反应温度为170～220℃，保温时间为24～36h。其中，步骤(2)所述中PtCu3合金、商用WO3粉末、α-Al2O3、去离子水和成型助剂的质量比为(1～2):(9～26):(40～50):(30～35):(2～5)。成型助剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)，聚乙烯醇(PVA)，聚苯乙烯(PS)等。步骤(2)所述干燥陈腐温度为70～100℃，时间为12h～24h。其中，步骤(3)所述煅烧的升温速率为0.5～2℃/min，煅烧温度为400～600℃，保温时间为5～10h。本专利技术所述的基于PtCu3合金的脱硝催化剂在H2还原的低温SCR脱硝中的应用。进一步地，所述SCR脱硝是在低温下进行的，最佳运行温度为100～250℃。本专利技术中的原料都是有市售可得。本专利技术采用的催化剂主活性组分为PtCu3合金，跟平常所用的贵金属Pt相比，PtCu3合金中，Cu所占比例较大，减少了对Pt的使用量，大大降低了催化剂的成本。同时本专利技术中的PtCu3合金不是简单的Pt和Cu的混合物，而是原子水平上的结合，形成了具有特定结构和形态的PtCu3合金，其提供的催化活性位点和催化反应机理都跟单质Pt是完全不同的，提高了SCR反应的活性。本专利技术中的所有原料都是市售可得。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术制备的基于PtCu3合金的脱硝催化剂主活性组分为PtCu3合金，成本低，催化活性强，可以在H2作为还原气体存在的条件下就能发生催化还原反应实现SCR脱硝，避免了使用NH3气体，从而有效避免了有可能发生的NH3气泄露风险，提高了设备运行过程中的安全性。并且，这种SCR脱硝是在低温下进行的，最佳运行温度为100～250℃，能耗低，具有很好的应用潜力。(2)本专利技术的制备方法简单方便，原料来源广，PtCu3合金中，Cu所占比例较大，减少了对Pt的使用量，大大降低了催化剂的成本。(3)本专利技术制备的PtCu3合金不是简单的Pt和Cu的混合物，而是原子水平上的结合，形成了具有特定结构和形态的PtCu3合金，其提供的催化活性位点和催化反应机理都跟单质Pt是完全不同的，提高了SCR反应的活性。附图说明图1为本专利技术实施例1步骤(1)制备的PtCu3合金的XRD谱图；注：由于蜂窝式PtCu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PtCu3合金的脱硝催化剂，其特征在于，由PtCu3合金为主活性组分，以WO3为助催化剂，以α‑Al2O3为载体制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种基于PtCu3合金的脱硝催化剂，其特征在于，由PtCu3合金为主活性组分，以WO3为助催化剂，以α-Al2O3为载体制备而成。2.一种权利要求1所述的基于PtCu3合金的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备PtCu3合金：将氯铂酸溶液和乙酰丙酮铜加入到包含油胺的十六烷基三甲基溴化铵的溶液中，超声后进行水热反应，接着冷却至室温，过滤后得到固体，离心洗涤，得到黑色的PtCu3合金；(2)制备泥料：将上述步骤(1)制备的PtCu3合金和WO3粉末、α-Al2O3、去离子水和成型助剂搅拌混合在一起，再将所述混合物制成蜂窝式，进行干燥陈腐，得到含水率小于15％的泥料胚体；(3)煅烧成型：将所述步骤(2)得到的泥料胚体进行煅烧，得到蜂窝式PtCu3合金-WO3/Al2O3脱硝催化剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氯铂酸与乙酰丙酮铜的摩尔比为1：3-3.2。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯贵华，刘怀平，董鹏玉，崔恩田，张勤芳，张峰，姜瑞雨，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32