一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，所述低温SCR催化剂由以下质量百分比的原料组成：20～40％陶瓷材料、10～20％负载MnO

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及低温SCR催化剂的
，尤其涉及一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]NO
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是大气的主要污染物之一，对人体健康和生态环境都有巨大的危害，NO、N2O、N2O3、NO2、N2O4、N2O5是NO
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的主要存在形式。高浓度的NO会对人体产生强烈危害，NO进入人体后会与血液中的血红蛋白结合，降低红细胞输送氧气的能力，引起组织缺氧。此外，NO和NO2是光化学污染中的一次污染物，经强烈太阳紫外线照射后会生成新的二次污染物，危害环境。
[0003]随着我国经济发展的日新月异，氮氧化物的排放日益增多，主要来源于化石燃料的燃烧、机动车尾气的排放。如果不采取进一步的措施，未来我国的氮氧化物排放量将持续增长，势必会造成严重的环境危害。目前应用在工业上的脱硝技术主要是SCR脱硝技术。20世纪50年代美国Eegelh-arcl公司首先专利技术了SCR脱硝技术，日本于20世纪六七十年代实现了商业化应用。SCR脱硝技术目前以氨催化还原法为主，NH3优先与NO
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发生还原脱除反应，生成氮气和水，没有副产物，不形成二次污染。
[0004]目前商用催化剂主要是V2O
5-WO3、MoO3/TiO2，以TiO2为载体、V2O5为活性组分、WO3或MoO3为活性助剂，活性助剂的添加提高了催化剂的高低温活性并有效抑制副反应的发生。该催化剂属于中高温催化剂，活性温度窗口在300～400℃，在低温下无法达到预期的脱硝效果。此外，V对生态环境有毒害作用，不利于V基催化剂的未来发展。因为环境法规的严格要求，包括工业NO
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的排放标准要求、柴油发动机NO
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排放限值要求等，需要SCR脱硝催化剂毒性更低、温度窗口更宽以及低温活性更好。因此，低温高效、性能稳定、对环境无毒害作用的低温SCR脱硝催化剂已成为研究热点。
[0005]近年来，国内外在目前的低温SCR催化剂研究中，锰基催化剂、碳基催化剂表现出较好的催化性能，成为研究的重点。于此同时，相变材料因在相变过程中能吸收和释放大量的相变潜热且温度保持恒定而广泛地应用于能量贮存和温度控制领域，因此基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂可以使SCR装置维持在最佳脱氮温度附近工作，提高催化剂效率，故一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂成为可行之举。

技术实现思路

[0006]鉴于以上现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，以解决现有SCR催化剂低温催化活性差，脱氮效率低、性能不稳定等问题。基于此，专利技术人构思并通过深入研究后，提出“双层包覆，牺牲内层”法制备基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，从源头上不仅可解决金属热胀导致的微胶囊破裂问题，而且提高了SCR催化剂低温催化活性，使其具有突出的脱氮效率和稳定性能，满足催化剂长期使用要求。
[0007]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，所述低温SCR催化剂由以下质量百分比的原料组成：20～40％陶瓷材料、10～20％负载MnO
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金属相变微胶囊、5～25％造孔剂、5～25％烧结助剂、10～40％聚乙烯醇和1～10％改性剂；所述负载MnO
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金属相变微胶囊由具有热胀空腔的金属相变微胶囊及负载在所述金属相变微胶囊上的MnO
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组成。
[0009]进一步地，所述金属相变微胶囊以金属微粒为芯材，所述芯材外包覆有多孔无机壁材层，所述芯材和多孔无机壁材层之间具有一层热胀空腔；其中，所述热胀空腔和多孔无机壁材层通过包覆于芯材外的有机层和无机层进行热处理且所述有机层中的有机物分解成气体从无机层逸出后得到。
[0010]进一步地，所述金属微粒为锡、铋金属及包括锡、铋元素的金属合金材料中的至少一种；所述多孔无机壁材层为二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙中的至少一种；所述有机层中的有机物为聚甲基丙烯酸甲酯、玉米醇溶蛋白、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、壳聚糖中的至少一种。
[0011]进一步地，所述陶瓷材料为石英砂、玻璃砂、硅藻土、碳化硅中的至少一种，且其粒径在10～50um。
[0012]进一步地，所述造孔剂为聚氯乙烯微球、聚氨酯微球、炭粉、玉米粉中的至少一种，且其粒径在5～40um。
[0013]进一步地，所述烧结助剂为低温玻璃粉，且其软化温度在300～500℃。
[0014]进一步地，所述改性剂为油酸、硬脂酸中的至少一种。
[0015]本专利技术另外一方面，提供一种如上述的基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0016]S1：按质量配比称取原料，20～40％陶瓷材料、10～20％负载MnO
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金属相变微胶囊、5～25％造孔剂、5～25％烧结助剂和1～10％改性剂，机械搅拌均匀后，置于70～90℃的干燥炉中干燥3～4h，制得混合料；
[0017]S2：按聚乙烯醇粉末和水的质量比1：7～12，加热搅拌混合均匀，得到聚乙烯醇溶液，按照配比称取PVA溶液与步骤S5得到的混合料，搅拌混合均匀，形成均匀浆料，将浆料倒入热压铸机中于55～65℃温度下以及0.2MPa压力下热压铸成型，冷却后形成成型料；
[0018]S3：将步骤S6制得的成型料于程序升温至600℃并烧结1～15.h，冷却后得到所述基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂。
[0019]进一步地，所述负载MnO
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金属相变微胶囊的制备方法包括以下步骤：
[0020]S1：称取一定量的金属微粒，将其均匀分散在溶剂中，得到分散液；然后加入易分解挥发有机物，通过超声浸渍的方式将有机物包覆到所述金属微粒表面上，得到有机层包覆的金属相变微胶囊；亦或是通过往所述分散液中滴加一定量的有机物单体，随后加入一定量的引发剂，滴加完成后，超声辅助下进行界面聚合反应，反应结束后得到含易分解挥发有机物的有机层包覆金属相变微胶囊；
[0021]S2：称取一定量的无机源，加入质量体积比为4～6g：130～150ml的表面活性剂和去离子水搅拌后配制成溶胶，或加入体积比为8～10：0.5～1.5的乙醇与氨水搅拌后配制成溶胶；将步骤S1得到的有机层包覆金属相变微胶囊加入到所述溶胶中，在所述溶胶表面形成凝胶，得到有机层和无机层双层包覆的金属相变微胶囊；
[0022]S3：将步骤S2得到的双层包覆的金属相变微胶囊浸渍在富锰基前驱体水溶液中，搅拌混合均匀后，进行抽滤、洗涤、干燥，得到表面负载富锰基前驱体的金属相变微胶囊；
[0023]S4：将步骤S3得到的负载富锰基前驱体的金属相变微胶囊在350～450℃的焙烧炉内进行煅烧处理，有机层中有机物分解形成气体，在热胀下穿过所述无机层逸出，同步形成热胀空腔层和多孔无机壁材层，而富锰基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，其特征在于，所述低温SCR催化剂由以下质量百分比的原料组成：20～40％陶瓷材料、10～20％负载MnO
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金属相变微胶囊、5～25％造孔剂、5～25％烧结助剂、10～40％聚乙烯醇和1～10％改性剂；所述负载MnO
X
金属相变微胶囊由具有热胀空腔的金属相变微胶囊及负载在所述金属相变微胶囊上的MnO
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组成。2.如权利要求1所述的基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，其特征在于，所述金属相变微胶囊以金属微粒为芯材，所述芯材外包覆有多孔无机壁材层，所述芯材和多孔无机壁材层之间具有一层热胀空腔；其中，所述热胀空腔和多孔无机壁材层通过包覆于芯材外的有机层和无机层进行热处理且所述有机层中的有机物分解成气体从无机层逸出后得到。3.如权利要求2所述的基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，其特征在于，所述金属微粒为锡、铋金属及包括锡、铋元素的金属合金材料中的至少一种；所述多孔无机壁材层为二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙中的至少一种；所述有机层中的有机物为聚甲基丙烯酸甲酯、玉米醇溶蛋白、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、壳聚糖中的至少一种。4.如权利要求1所述的基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，其特征在于，所述陶瓷材料为石英砂、玻璃砂、硅藻土、碳化硅中的至少一种，且其粒径在10～50um。5.如权利要求1所述的基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，其特征在于，所述造孔剂为聚氯乙烯微球、聚氨酯微球、炭粉、玉米粉中的至少一种，且其粒径在5～40um。6.如权利要求1所述的基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，其特征在于，所述烧结助剂为低温玻璃粉，且其软化温度在300～500℃。7.如权利要求1所述的基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，其特征在于，所述改性剂为油酸、硬脂酸中的至少一种。8.如权利要求1-7任一项所述的基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1：按质量配比称取原料，20～40％陶瓷材料、10～20％负载MnO
X
金属相变微胶囊、5～25％造孔剂、5～25％烧结助剂和1～10％改性剂，机械搅拌均匀后，置于70～90℃的干燥炉中干燥3～4h，制得混合料；S2：按聚乙烯醇粉末和水的质量比1：7～12，加热搅拌混合均匀，得到聚乙烯醇溶液，按照配比称取PVA溶液与步骤S5得到的混合料，搅拌混合均匀，形成均匀浆料，将浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹得球，王志远，马群，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：