一种降解氨气的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种降解氨气的催化剂及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：将锰盐、铜化合物、铈化合物、锶化合物、锂化合物、铝化合物、硅化合物按金属锰、铜、铈、锶、锂、铝、硅的摩尔比为1：(0‑1)：(0‑0.5)：(0‑0.5)：(0‑0.5)：(0‑1.5)：(0‑1.5)比例称取，其中铜、铈、锶、锂、铝、硅不全为0，再加水混合，其中混合物总重量与水重量比是1：(0.5‑20)，球磨，出料后，烘干，活化烧结，即得降解氨气的的催化剂。制备方法采用铜等元素对锰盐进行有效掺杂，可以控制铜、铈、锶、锂、铝、硅的掺杂量、掺杂反应充分且能大大增加掺杂元素的掺杂量，大大增加了其催化分解反应的活性。

【技术实现步骤摘要】
一种降解氨气的催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种功能型无机材料及其制备方法，尤其涉及一种降解氨气的催化剂及其制备方法。
技术介绍
氨气是大气污染的物质之一，国家对废气排放中氨气的含量有一定的标准和要求。生物质垃圾的发酵降解、含氮废水的厌氧发酵处理，都会产生氨气。所以，对排放废气中氨气成分的处理很重要。目前，传统废气中氨气的处理一般采用酸吸收法，即将废气通入硫酸或盐酸溶液中，使氨气与酸发生化学反应，生产铵盐，从而从废气中除去氨气。这种方法带来的问题是，铵盐溶液需要处理会形成二次污染，吸收液硫酸或盐酸需要购买，处理成本比较高。氨气是一种还原性气体，在一定条件及催化剂的作用下，能被空气中的氧气氧化成氮气和水，从而能达到无污染的排放。如果能选择一种催化剂，在室温就能将氨气氧化降解，在处理降解氨气时，就不需要另外的能源和物质的费用，从而降低处理氨气的成本，并且不会因为处理氨气而造成二次污染。与催化降解甲醛类似，用于氨气降解的催化剂有多种，其中过渡金属氧化物特别是二氧化锰由于价格低廉、且能有效催化分解氨气、甲醛等污染物而受到人们的青睐。然而在应用于催化分解污染物的过程中，由于二氧化锰自身性能的局限性导致其难以达到理想的催化降解效果。CN101497042A中公开了一种空气中甲醛低温催化氧化消除催化剂的制备方法，该催化剂由氧化锰，贵金属铂，以及助剂稀土氧化物、碱或碱土金属氧化物组成，对于甲醛具有高的催化氧化活性，能够在室温下将甲醛完全氧化为为二氧化碳和水。这种催化剂中用到了种类复杂的添加剂及助剂，且只是简单的混合而没有达到化学键水平的掺杂；且其中所用到的贵金属更是因成本高而难以应用。CN104001502A中公开了一种室温高湿度下分解臭氧的铈锰催化剂的制备方法，利用沉淀反应制备出含有铈掺杂的掺杂型二氧化锰催化剂，得到了能有效分解臭氧的锰铈催化剂。这种方法所制备的锰铈催化剂在铈的掺杂量不高且掺杂量也难以控制。
技术实现思路
针对上述所涉及的问题，本专利技术的目的是提供一种降解氨气的催化剂及其制备方法，这种制备方法采用铜等元素对锰盐进行有效掺杂，可以控制铜、铈、锶、锂、铝、硅的掺杂量、掺杂反应充分且能大大增加掺杂元素的掺杂量，大大增加了其催化分解反应的活性。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种降解氨气的催化剂制备方法，包括如下步骤：将锰盐、铜化合物、铈化合物、锶化合物、锂化合物、铝化合物、硅化合物按金属锰、铜、铈、锶、锂、铝、硅的摩尔比为1：(0-1)：(0-0.5)：(0-0.5)：(0-0.5)：(0-1.5)：(0-1.5)比例称取，铜、铈、锶、锂、铝、硅不全为0，再加水混合，其中混合物总重量与水重量比是1：(0.5-20)，球磨，出料后，烘干，活化烧结，即得降解氨气的催化剂。优选地，所述的锰盐选用硫酸锰、硝酸锰、碳酸锰、氯化锰、二氧化锰中的任意一种或多种。优选地，所述的铜化合物选用氧化铜、氢氧化铜、硝酸铜、硫酸铜、碳酸铜、氯化铜中的任意一种或多种。优选地，所述的铈化合物选用氧化铈、硝酸铈、碳酸铈、氯化铈、硫酸铈中的任意一种或多种。优选地，所有铈化合物选用稀土元素相应的化合物中的任意一种或多种。优选地，所述的锶化合物选用氧化锶、氢氧化锶、硝酸锶、硫酸锶、碳酸锶、氯化锶中的任意一种或多种。优选地，所述的锂化合物选用氧化锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂、碳酸锂、氯化锂中的任意一种或多种。优选地，所述的铝化合物选用氢氧化铝、铝酸钠、氧化铝、铝胶中的任意一种或多种。优选地，所述的硅化合物选用硅酸钠、氧化硅、硅胶中的一种或多种。优选地，所述的铝化合物和硅化合物选用硅铝胶代替。优选地，所述球磨时间为1-48小时。优选地，所述烧结温度为150℃-450℃。优选地，所述烧结时间为1-48小时。本专利技术的另一目的是提供一种降解氨气的催化剂，根据上述任一所述的制备方法制备得到。催化剂催化降解氨气的性能，采用U形管(内径4mm)连续流动反应评价装置，称量100mg合成得到的催化剂放置管中，调节空气的流速为20mL/min，空气流动带动氨气进入U形管反应器中，每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为6000h-1。在30℃条件下，该催化剂降解浓度为200ppm的氨气，降解率见表1。具体实施方式下面通过实施例，对本专利技术做进一步的说明。实施例1：将硫酸锰、氧化铜、氧化锶、氧化锂、氢氧化铝，按金属Mn：Cu：Sr：Li：Al元素的摩尔比为1：1：0.5：0.2：1.5的比例称取，投入到球磨机中，加入混合物总重量0.5倍重量的水，球磨1小时。出料后，将球磨的浆料转移到托盘中(或过滤后再转移到烘箱托盘中)，于烘箱中烘干，并在150℃活化烧结1个小时，既得合成的催化剂。称取该合成的催化剂0.1克于连续流动反应评价装置的U型管中，对其进行催化降解性能的测试，测得其对氨气的降解率是53.4％。实施例2：将硝酸锰、氢氧化铜、硝酸铈、氢氧化锶、氢氧化锂、氢氧化铝、硅酸钠，按Mn：Cu：Ce：Sr：Li：Al：Si的摩尔比为1：0.8：0.1：0.4：0.1：1：0.1的比例称取，投入到球磨机中，加入混合物总重量20倍重量的水，球磨3小时。出料后，将球磨的浆料转移到托盘中，于烘箱中烘干，并在200℃活化烧结5个小时，既得合成的催化剂。称取该合成的催化剂0.1克于连续流动反应评价装置的U型管中，对其进行催化降解性能的测试，测得其对氨气的降解率是78.5％。实施例3：将碳酸锰、硝酸铜、碳酸铈、硝酸锶、氧化铝、氧化硅，按Mn：Cu：Ce：Sr：Al：Si元素的摩尔比为1：0.5：0.2：0.3：0.5：0.3的比例称取，投入到球磨机中，加入混合物总重量2倍重量的水，球磨5小时。出料后，将球磨的浆料转移到托盘中，于烘箱中烘干，并在300℃活化烧结10个小时，既得合成的催化剂。称取该合成的催化剂0.1克于连续流动反应评价装置的U型管中，对其进行催化降解性能的测试，测得其对氨气的降解率是83.7％。实施例4：氯化锰、硫酸铜、氯化铈、硫酸锶、硫酸锂、氧化铝、氧化硅，Mn：Cu：Ce：Sr：Li：Al：Si元素的摩尔比为1：0.3：0.3：0.2：0.3：0.3：0.5的比例称取，投入到球磨机中，加入混合物总重量6倍重量的水，球磨8小时。出料后，将球磨的浆料转移到托盘中，于烘箱中烘干，并在450℃活化烧结15个小时，既得合成的催化剂。称取该合成的催化剂0.1克于连续流动反应评价装置的U型管中，对其进行催化降解性能的测试，测得其对氨气的降解率是39.6％。实施例5：将二氧化锰、碳酸铜、硫酸铈、碳酸锶、碳酸锂、氧化铝胶、硅胶，按元素比为Mn：Cu：Ce：Sr：Li：Al：Si的比例为1：0.1：0.4：0.1：0.4：0.1：1的比例称取，投入到球磨机中，加入混合物总重量10倍重量的水，球磨10小时。出料后，将球磨的浆料转移到托盘中，于烘箱中烘干，并在400℃活化烧结20个小时，既得合成的催化剂。称取该合成的催化剂0.1克于连续流动反应评价装置的U型管中，对其进行催化降解性能的测试，测得其对氨气的降解率是43.6％。实施例6：将碳酸锰、硝酸铈、氢氧化锂、氧化硅，按元素比为Mn：Ce：Li：Si的摩尔比为1：0.5：0.5：1.5的比例称取，投入到球磨机中，加入混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降解氨气的催化剂制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将锰盐、铜化合物、铈化合物、锶化合物、锂化合物、铝化合物、硅化合物按金属锰、铜、铈、锶、锂、铝、硅的摩尔比为1：(0‑1)：(0‑0.5)：(0‑0.5)：(0‑0.5)：(0‑1.5)：(0‑1.5)比例称取，其中铜、铈、锶、锂、铝、硅不全为0，再加水混合，其中混合物总重量与水重量比是1：(0.5‑20)，球磨，出料后，烘干，活化烧结，即得降解氨气的催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种降解氨气的催化剂制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将锰盐、铜化合物、铈化合物、锶化合物、锂化合物、铝化合物、硅化合物按金属锰、铜、铈、锶、锂、铝、硅的摩尔比为1：(0-1)：(0-0.5)：(0-0.5)：(0-0.5)：(0-1.5)：(0-1.5)比例称取，其中铜、铈、锶、锂、铝、硅不全为0，再加水混合，其中混合物总重量与水重量比是1：(0.5-20)，球磨，出料后，烘干，活化烧结，即得降解氨气的催化剂。2.根据权利要求1所述一种降解氨的催化剂制备方法，其特征在于：所述的锰盐选用硫酸锰、硝酸锰、碳酸锰、氯化锰、二氧化锰中的任意一种或多种；所述的铜化合物选用氧化铜、氢氧化铜、硝酸铜、硫酸铜、碳酸铜、氯化铜中的任意一种或多种；所述的锶化合物选用氧化锶、氢氧化锶、硝酸锶、硫酸锶、碳酸锶、氯化锶中的任意一种或多种；所述的锂化合物选用氧化锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂、碳酸锂、氯化锂中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述一种降解氨的催化剂制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智敏，许晓路，沈素媚，
申请(专利权)人：浙江树人学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33