一种NH3-SCR烟气脱硝催化剂的制备方法及其催化剂技术

本发明专利技术涉及烟气脱硝催化剂技术领域，具体涉及一种NH3‑SCR烟气脱硝催化剂的制备方法及其催化剂，催化剂的制备方法包括如下步骤：取ZSM‑5沸石载体分散于硝酸铁和硝酸铜的复合溶液中，所述的复合溶液中Fe原子与Cu原子的物质的量之比为1:4，且Fe元素的质量为ZSM‑5载体质量的10%，分散方法为磁力搅拌器50‑60℃搅拌4‑6h，超声波震荡40min；将分散体系静置分层后，倒掉上清液，将沉淀物在电热恒温鼓风干燥箱中干燥，干燥后磨成粉末状在马弗炉中焙烧，焙烧后再次研磨成粉末状，即为烟气脱硝催化剂。通过该方法制备的催化剂具有较宽的活性温度窗口，具有价格低廉、环境友好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种NH3-SCR烟气脱硝催化剂的制备方法及其催化剂
本专利技术涉及烟气脱硝催化剂
，具体涉及一种NH3-SCR烟气脱硝催化剂的制备方法及其催化剂。
技术介绍
煤炭发电的污染物排放以烟气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物（NOx）为主。氮氧化物排放到大气中，会引起酸雨和光化学烟雾等问题，对环境、农作物生长和人类生产生活造成严重破坏。NH3-SCR技术由于其高效选择性、经济性、脱硝效率高等特点，目前已成为世界应用最广泛的燃煤电厂烟气脱硝处理。V2O5-WOx/TiO2是当今商用最多的脱硝催化剂，活性温度窗口为300-400℃，热稳定性较差，在高温区易将SO2氧化为SO3，活性组分钒有毒易对环境和人体健康造成危害。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种NH3-SCR烟气脱硝催化剂的制备方法及其催化剂，通过该方法制备的催化剂具有较宽的活性温度窗口，能够适用于燃煤电厂、冶炼厂、柴油汽车等烟气NH3-SCR脱硝，且具有价格低廉、环境友好等优点。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种NH3-SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：取ZSM-5沸石载体分散于硝酸铁和硝酸铜的复合溶液中，所述的复合溶液中Fe原子与Cu原子的物质的量之比为1:4，且Fe元素的质量为ZSM-5载体质量的10%，分散方法为磁力搅拌器50-60℃搅拌4-6h，超声波震荡40min；将分散体系静置分层后，倒掉上清液，将沉淀物在电热恒温鼓风干燥箱中干燥，干燥后磨成粉末状在马弗炉中焙烧，焙烧后再次研磨成粉末状，即为烟气脱硝催化剂。所述的ZSM-5沸石载体为H型，SiO2/Al2O3=27。所述的ZSM-5沸石载体在使用前，采用马弗炉500℃处理3h去除水分和杂质。所述的复合溶液由0.2mol/L的硝酸铁溶液与0.2mol/L硝酸铜溶液按体积比4:1混合而成。电热恒温鼓风干燥箱中，干燥温度为110℃，干燥时长为10-12h。焙烧在空气氛围下进行，焙烧温度为450℃，焙烧时长为3-4h。本专利技术还提供一种有上述方法制备的催化剂。催化剂中铁铜活性组分以无定型氧化物的形式分散于ZSM-5沸石载体表面，或以复合纳米颗粒的形式存在。催化剂在250-450℃温度范围内的脱硝效率均为90%以上。催化剂在335℃脱硝效率达到最大值，且为99.46%。有益效果：本专利技术制备的双金属改性Fe-Cu/ZSM-51:4催化剂的性能与现有技术相比得到了显著的改善，在模拟烟气条件下，催化剂300mg，空速24000h-1，NOx浓度约为1000ppm，250-450℃的较宽温度区间内脱硝效率均达到90%以上，335℃达到最大值99.46%；本专利技术的催化剂中，铁铜活性组分以无定型氧化物的形式分散于ZSM-5沸石载体表面，或以复合纳米颗粒的形式存在，具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等，由于纳米粒子的表面效应的影响，纳米粒子的比表面积大，表面原子及活性中心数多，催化效率高；又由于纳米粒子的量子尺寸效应的影响，纳米超微粒子具有特异的催化和光催化性质；ZSM-5沸石价格低廉、具有多孔结构，比表面积较大，负载铁铜双金属纳米复合活性组分有利于提高比表面积、增加催化剂活性位及表面酸性位，优化SCR脱硝性能，得到纳米复合的Fe-Cu/ZSM-5催化剂可同时具备两种金属沸石催化剂性能，拓宽了温度窗口，提高了催化剂抗水抗硫性能，催化脱硝性能优异，具有较好的工业应用潜力，能够适用于燃煤电厂、冶炼厂、柴油汽车等烟气NH3-SCR脱硝，且具有价格低廉、环境友好等优点。附图说明图1是本专利技术具体实施例的Fe-Cu/ZSM-51:4催化剂的TEM图；图2是本专利技术具体实施例的Fe-Cu/ZSM-51:4催化剂的XRD图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明，以下未详述部分均为现有技术或采用现有技术能够实现的。一种NH3-SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：步骤一、材料准备：1）取H-ZSM-5沸石分子筛（SiO2/Al2O3=27，天津南开大学化学试剂厂），采用马弗炉500℃处理3h去除水分和杂质，冷却至室温，作为载体；2）电子天平称取40.4g硝酸铁Fe(NO3)2•9H2O（天津大茂化学试剂厂，分析纯）充分溶解于500mL蒸馏水中，配制成0.2mol/L的硝酸铁溶液；3）电子天平称取24.16g硝酸铜Cu(NO3)2•3H2O（天津大茂化学试剂厂，分析纯）充分溶解于500ml蒸馏水中，配制成0.2mol/L的硝酸铜溶液；步骤二、催化剂的制备：1）取0.2mol/L的硝酸铁溶液90mL与0.2mol/L的硝酸铜溶液22.5mL，用玻璃棒搅拌均匀，得到硝酸铁和硝酸铜的复合溶液；2）取10g的H-ZSM-5沸石载体分散于硝酸铁和硝酸铜的复合溶液中，分散方法为磁力搅拌器50-60℃搅拌4-6h，超声波震荡40min；3）将分散体系静置分层后，倒掉上清液，将沉淀物在电热恒温鼓风干燥箱中干燥，干燥温度为110℃，干燥时长为10-12h；4）干燥后磨成粉末状在马弗炉中焙烧，焙烧在空气氛围下进行，焙烧温度为450℃，焙烧时长为3-4h；5）焙烧后再次研磨成粉末状，装入样品袋标记为Fe-Cu/ZSM-51:4，即得到烟气脱硝催化剂。如图1所示，通过上述方法制备的催化剂，其纳米微粒含量多且分布均匀在载体表面，表面活性氧化物纳米颗粒的含量高且相对粒径更小（约5nm），铜和铁活性物种纳米复合微粒能够提供更多的催化活性位，有利于NH3-SCR反应。如图2所示，通过上述方法制备的催化剂，样品XRD谱图中出现了ZSM-5沸石的主要特征峰（PDF#44-0003,2θ=7.92°、8.80°、23.12°、23.46°、23.80°），Fe-Cu/ZSM-51:4在2θ=35.60°、38.75°出现了明显的CuO较弱的衍射峰，特征峰值不明显，表明，沸石载体的晶体结构未破坏，铜和铁物种能以无定型氧化物良好分散于载体表面，或铁和铜氧化物颗粒以纳米复合材料形式存在，这有利于增强NH3-SCR活性。催化试验：将300mgFe-Cu/ZSM-51:4催化剂加入到专业催化剂评价装置的固定床反应器中，配制模拟烟气组成为：3%NO（20mL/min），3%NH3（20mL/min），21%O2（10mL/min）及平衡载气N2（150mL/min），各气体流量由质量流量计控制，烟气总流量为200mL/min，对应空速24000h-1，升温速率10℃/min，反应温度100~500为℃，德国Testo340型烟气分析仪检测反应器出口NOx浓度；试验结果：在250-450℃较宽温度区间内催化剂的脱硝效率均为90%以上，且335℃时脱硝效率达到最大，为99.46%。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，虽然本专利技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本专利技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围内，当可利用上述揭示的
技术实现思路
做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本专利技术技术方案内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NH3‑SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取ZSM‑5沸石载体分散于硝酸铁和硝酸铜的复合溶液中，所述的复合溶液中Fe原子与Cu原子的物质的量之比为1:4，且Fe元素的质量为ZSM‑5载体质量的10%，分散方法为磁力搅拌器50‑60℃搅拌4‑6h，超声波震荡40min；将分散体系静置分层后，倒掉上清液，将沉淀物在电热恒温鼓风干燥箱中干燥，干燥后磨成粉末状在马弗炉中焙烧，焙烧后再次研磨成粉末状，即为烟气脱硝催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种NH3-SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取ZSM-5沸石载体分散于硝酸铁和硝酸铜的复合溶液中，所述的复合溶液中Fe原子与Cu原子的物质的量之比为1:4，且Fe元素的质量为ZSM-5载体质量的10%，分散方法为磁力搅拌器50-60℃搅拌4-6h，超声波震荡40min；将分散体系静置分层后，倒掉上清液，将沉淀物在电热恒温鼓风干燥箱中干燥，干燥后磨成粉末状在马弗炉中焙烧，焙烧后再次研磨成粉末状，即为烟气脱硝催化剂。2.如权利要求1所述的一种NH3-SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述的ZSM-5沸石载体为H型，SiO2/Al2O3=27。3.如权利要求1所述的一种NH3-SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述的ZSM-5沸石载体在使用前，采用马弗炉500℃处理3h去除水分和杂质。4.如权利要求1所述的一种NH3-SCR烟气脱硝催化剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学涛，胡海鹏，张乾蔚，苏晓昕，梁彦正，李健，邢利利，刘春梅，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41