一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂以及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂以及制备方法，属于材料制备、环境净化和烟气处理技术领域。该制备方法包括以下步骤：采用两步水热合成法制备催化剂，采用ZrO2作为载体，采用铈盐和铁、锰、镧盐中的一种、两种或者三种的混合作为氧化组分，将NO氧化为NO2，并将铜盐、钴盐或者混合作为催化组分，再经焙烧得到，实现催化剂在有水蒸气存在的条件下对低温吸附烟气中NOx的吸附，在燃煤电站，钢铁厂及硝酸厂等尾气NOx净化方面具有良好的应用前景。

A low temperature NOx adsorption catalyst with good water resistance and preparation method

The invention provides a low temperature NOx adsorption catalyst with good water resistance and a preparation method, which belongs to the field of material preparation, environmental purification and flue gas treatment. The preparation method includes the following steps: using the two step hydrothermal synthesis method to prepare the catalyst, using ZrO2 as the carrier, using one of the cerium salts and iron, manganese, lanthanum salt, two or three kinds of mixtures as the oxidation components, oxidizing NO to NO2, and using the copper salt, cobalt salt or mixing as the catalytic component, and then roasting, Under the presence of water vapor, the catalyst can adsorb NOx in the low temperature adsorbed flue gas. It has a good application prospect in the NOx purification of coal-fired power plant, iron and steel plant and nitric acid plant.

【技术实现步骤摘要】
一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂以及制备方法
本专利技术属于吸附催化剂
，具体涉及具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂以及制备方法。
技术介绍
随着我国经济的发展，国民生活要求的提高，环境污染带来的压力日益加大，氮氧化物作为当前大气污染的主要污染物之一，其治理水平与我国大气环境优劣息息相关。燃煤电站作为氮氧化物集中排放的主要污染来源，其排放的烟气中氮氧化物减排成为当今治理的重要目标，烟气脱硝也成为燃煤电站必备的环保设施，该设施通常采用NH3-SCR(氨法选择性催化还原法)脱硝技术进行脱硝，其原理是NH3或者尿素作为还原剂，在催化剂的作用下将NOx还原为N2，达到去除氮氧化物的目的。目前工业燃煤电站所采用的NH3-SCR催化剂一般V-W-Ti系催化剂，但该催化剂最佳反应温度需要在300℃以上。而对于低温烟气的处理目前并没有较为成熟的技术。NOx吸附法作为极具发展潜力的技术，在制备硝酸尾气处理中得到广泛的应用，低温烟气应用最多的是活性焦/活性炭法，该方法采用活性焦/活性炭作为吸附剂，通过吸附烟气中的NOx达到脱除烟气中NOx的目的；然而，燃煤燃气中NOx主要以NO的形式存在，NO难以吸附的特点导致该方法脱硝效率较低，研究发现活性焦/活性炭通过负载金属氧化物可提高NO向NO2的效率，然而负载金属氧化物后活性焦/活性炭热稳定性变差，炭损失变大，而且烟气中H2O的存在严重抑制NOx的吸附；更为重要的是，烟气中一般含有10％左右的水蒸气，H2O与NOx存在竞争性吸附进一步降低脱硝效率。中国专利CN102000547A公开一种氯化亚铜改性蜂窝活性炭的吸附材料，该专利在处理无水NOx时具有较高的效率，但专利没有提及存在H2O时NOx吸附效率，中国专利CN103736458A公布了一种在室温下有较高NOx吸附效率的活性炭-稀土基复合材料，但该专利所述吸附剂应用在室内处理等低NOx浓度，低温度，低H2O含量的条件下。因此针对低温烟气常规吸附剂/催化剂脱硝效率较低的缺点，特别是含有大量水蒸气的气氛中，难以满足NOx排放法规的需要，迫切需要开发一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂，该催化剂具有良好的抗水性，解决现有的材料在含水蒸汽条件下NOx吸附效率较低的缺点。本专利技术的另一个目的是提供一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂的制备方法，为处理固定源低温烟气中NOx提供一种新的技术方案。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂是由二氧化锆载体、氧化组分和催化组分组成。组成中氧化成分5-40％，催化组分1-10％，其余为ZrO2载体。优选的，所述氧化组分为铈盐和铁盐的组合，或，铈盐和锰盐的组合，或，铈盐和镧盐的组合，或，铈盐、铁盐和锰盐的组合，或，铈盐、铁盐和镧盐的组合，或，铈盐、锰盐和镧盐的组合，或，铈盐、铁盐、锰盐和镧盐的组合。进一步优选的，所述铁盐、锰盐、镧盐三种盐进行复合(两种或者三种)组成时，铁盐、锰盐、镧盐三种盐的摩尔比例为7：3-3.5：6.5。优选的，所述催化组分由铜盐、钴盐或两者的混合物组成。进一步优选的，铜盐为硝酸盐，乙酸盐，氯化盐的一种、两种或者三种的任意比例混合组成；钴盐为硝酸盐，乙酸盐，氯化盐的一种、两种或者三种的任意比例混合组成。ZrO2载体的作用是提供氧化组分和催化组分共混存在的基体，使氧化组分和催化组分分散均匀，提高利用率，ZrO2载体的热稳定性高，能够使整个基体稳定存在。氧化组分的作用是与NO反应，给NO提供氧，促使NO氧化为NO2，使NOx更容易吸附在催化剂表面。催化组分的作用是降低NO氧化及储存所需要的能量壁垒，同时促使催化剂中的氧化组分在还原性气氛中再生。一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂的制备方法为：1)将ZrO2放到马弗炉中，在一定温度下焙烧，得到ZrO2载体；2)将氧化组分溶于去离子水中，充分搅拌后加入步骤1)得到的ZrO2载体，继续搅拌得混合物A；3)将步骤2)中得到的混合物A转移到水热釜中，在一定温度下加热，使氧化组分负载在ZrO2载体上，得混合物B；4)将步骤3)得到的混合物B过滤，然后在一定温度下焙烧，得到催化剂前驱体；5)将催化组分溶于去离子水中，充分搅拌后加入步骤4)中得到的催化剂前驱体，继续搅拌，得到混合物C；6)将步骤5)中得到的混合物C转移到水热釜中，在一定温度下加热，使氧化组分负载在ZrO2载体上，得混合物D；7)将步骤6)中得到的混合物D过滤，然后在一定温度下焙烧，得到吸附催化剂。步骤1)为ZrO2载体的预处理，步骤2)、3)和4)是氧化组分的负载，步骤5)、6)和7)为活性组分的负载。优选的，步骤1)中的焙烧时间为400～650℃，焙烧时间为2-6h。优选的，步骤3)中的水热釜的温度为90-180℃，反应时间为6-48h。优选的，步骤4)中的过滤次数为3-5次，焙烧温度为300-650℃，焙烧时间为2-6h。优选的，步骤6)中的水热釜温度为90-180℃，反应时间为6-48h。优选的，步骤7)中的过滤次数为3-5次，焙烧温度为300-650℃，焙烧时间为2-6h。本专利技术的有益效果：1)催化剂具有良好的抗水性，在含10％H2O的条件下仍具有较强吸附NOx性能。2)本专利技术制备方法简单、高效、实用性强，易于推广。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为实施例1制备的催化剂在含水0％和10％时NO+O2吸附穿透曲线，反应条件为0.08％NO，5％O2，10％H2O，氮气为平衡气，空速为10,000h-1；(空速代表单位时间流经催化剂的烟气体积与催化剂体积比)图2为实施例2制备的催化剂在含水0％和10％时NO+O2吸附穿透曲线，反应条件为：0.08％NO，5％O2，10％H2O，氮气为平衡气，空速为10,000h-1。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合实施例对本专利技术进一步说明。实施例11)将100gZrO2放到马弗炉中，于450℃焙烧6h；2)在氧化组分负载的元素的20g硝酸铈和20g硝酸锰溶于40ml去离子水中，充分搅拌后加入步骤1)得到的ZrO2载体，继续搅拌得混合物A；3)将步骤2)中得到的混合物A转移到水热釜中，在160℃下加热12h，得混合物B；4)将步骤3)得到的混合物B过滤5次，然后在500℃下焙烧6h，得到催化剂前驱体；5)将催化组分的元素的1.5g硝酸钴溶于40ml去离子水中，充分搅拌后加入步骤4)中得到的催化剂前驱体，继续搅拌，的混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂，其特征在于，原料组成为二氧化锆载体、氧化组分和催化组分，组成中氧化组分5‑40％，催化组分1‑10％，其余为ZrO2载体。

【技术特征摘要】
1.一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂，其特征在于，原料组成为二氧化锆载体、氧化组分和催化组分，组成中氧化组分5-40％，催化组分1-10％，其余为ZrO2载体。2.根据权利要求1所述的一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂，其特征在于：所述氧化组分为铈盐和铁盐的组合，或，铈盐和锰盐的组合，或，铈盐和镧盐的组合，或，铈盐、铁盐和锰盐的组合，或，铈盐、铁盐和镧盐的组合，或，铈盐、锰盐和镧盐的组合，或，铈盐、铁盐、锰盐和镧盐的组合。3.根据权利要求2所述的一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂，其特征在于：所述铈盐为硝酸铈、乙酸铈，氯化铈当中的一种、两种或三种的任意比例混合组成；铁盐是硝酸盐，乙酸盐，氯化盐的一种、两种或者三种的任意比例混合组成；锰盐是硝酸盐，乙酸盐，氯化盐的一种、两种或者三种的任意比例混合组成；镧盐是硝酸盐，乙酸盐，氯化盐的一种、两种或者三种的任意比例混合组成。4.根据权利要求3所述的一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂，其特征在于：所述铁盐、锰盐、镧盐三种盐进行复合(两种或者三种)组成时，铁盐、锰盐、镧盐三种盐的摩尔比例为7：3-3.5：6.5。5.根据权利要求1所述的一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂，其特征在于：所述催化组分为含有铜盐、钴盐或者两者混合组成。6.根据权利要求5所述的一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂，其特征在于：所述催化组分铜盐为硝酸盐，乙酸盐，氯化盐的一种、两种或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：程星星，张兴宇，马春元，王志强，孙培亮，常景彩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37