一种氮氧化物吸收复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种氮氧化物吸收复合材料的配方，该材料包括主吸收复合材料，以及由大比表面材料组成的载体和相关添加剂。本发明专利技术作为一种新型的氮氧化物吸收材料，可以在0～21％的氧气浓度范围和从室温到400℃的温度范围内吸收大量的NOx，并可以在加热条件下将其吸收的氮氧化物完全可逆释放。的氮氧化物完全可逆释放。

【技术实现步骤摘要】
一种氮氧化物吸收复合材料


[0001]本专利技术涉及一种氮氧化物吸收复合材料，适用于在较宽的氧气浓度和温度条件下高效吸收存储低浓度氮氧化物，并可以在加热条件下完全可逆释放。

技术介绍

[0002]氮氧化物(主要为一氧化氮和二氧化氮)是目前大气中主要污染物之一，其主要来源是汽车尾气以及各种化工企业的尾气排放。它对人体健康具有很大的危害，同时还会破坏臭氧层，导致酸雨发生等，破坏生态环境，所以必须从各种排放源中予以消除。考虑到在某些情况下，排放的尾气成份组成或温度不适合将其中的氮氧化物直接催化还原，所以可以考虑将其从尾气中吸收并存储起来，然后后续将其利用或者转化为无污染物质。
[0003]目前已报道的氮氧化物吸收材料主要集中于各种贵金属基材料，如Pt，Pd,Rh等，其主要原理是这些贵金属对氮氧化物具有较强的化学吸附作用，可以在其低温稳定吸附一定量的氮氧化物分子(Applied Catalysis A:General，Volume 570，Pages 1
‑
14)。但是这也导致氮氧化物的吸附量对贵金属吸附位置数目存在一一对应的关系，想提高吸附量只能提高贵金属的负载量同时降低贵金属的分散度，成本较高同时挑战也较大；同时在实际应用中，尾气的排放通常伴随着一氧化碳和较高的水蒸气的排放，这些物质会与氮氧化物在贵金属表面产生竞争吸附作用，进一步降低材料对氮氧化物的吸收量。所以当前亟需一种应用范围广，吸收量大同时廉价的吸收剂。
[0004]本专利技术中涉及一种非贵金属基的氮氧化物吸收材料，其可以在较宽的氧气浓度，较宽的温度范围，以及高CO浓度和高水蒸气浓度的环境中吸收大量的氮氧化物，具有非常好的应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供的氮化物吸收材料由主体和添加剂组成；该复合材料由主吸收复合材料和添加剂组成；上述主吸收复合材料由含碱金属碱土金属，各种或不同价态的锰化合物以及稀土元素化合物组成；所述材料主体与添加剂的质量比范围为200:1至1:100。
[0006]上述的主吸收复合材料，主要由一定量的碱金属或含碱金属化合物或碱土金属或碱土金属化合物，不同价态的锰元素化合物以及稀土元素化合物组成。其中碱金属或含碱金属化合物或碱土金属或碱土金属化合物为这类金属的氢氧化物，硝酸盐，亚硝酸盐等其它化合物，其在主吸收复合材料中的质量比范围介于0～50％。
[0007]上述含不同价态的锰化合物可以为锰氧化物，可以通过主复合材料经预处理得到。其前驱体可以为高锰酸盐，锰酸盐，硝酸盐，以及不同价态的锰氧化物(MnO2,Mn3O4,Mn2O3,MnO等)和氢氧化物等，在主吸收复合材料中的质量比范围介于0～99％。
[0008]上述稀土元素化合物为一种或多种稀土元素的氧化物，这类氧化物可以直接使用商业化产品，其中商业化产品包括CeO2,ZrO2,ZrxPr1
‑
xO2(0<x<1)，ZrxCe1
‑
xO2(0<x<1)等单一稀土金属及两种稀土金属以上的氧化物；也可以通过主复合材料预处理得到，其前驱
体可以为含由稀土元素的各种化合物或混合物。其在主吸收复合材料中的质量比范围介于0～99％。
[0009]上述主复合材料经过预处理(预处理为目前常用的预处理方法)之后，会形成一定的复合结构，包括并不局限于形成混合氧化物或者固溶体结构；也可能会形成M2O/AMO
‑
MnO
x
‑
REMO
x
的四元及以上的多元氧化物(其中M2O为碱金属氧化物，AMO为碱土金属氧化物，REMO
x
为一种或两种以上稀土金属氧化物组成的混合物或多种稀土金属的氧化物。
[0010]添加剂为可以增强主吸收复合材料性能的载体和/或助剂材料。一般情况下，使用大比表面的载体可以增大主复合材料的有效使用面积，并增强其稳定性；而添加少量的助剂也可以使材料的性能得到明显提升。上述的载体为碳材料、分子筛、金属有机框架材料、氮化硼，氧化镁、氧化铝等具有大比表面积的材料中的一种或二种以上的组合。上的助剂为碱金属和/或碱土金属组成的一种或多种化合物组成的混合物。主吸收复合材料与上述添加剂的质量比的较优范围为200:1至1:100。
[0011]上述氮氧化物吸收复合材料可以从各种环境中吸收其中低浓度氮氧化物，所述吸收反应条件可以为：反应压力介于0bar和10bar，吸收温度介于室温和400℃，反应所需氧气浓度介于0和21％，水蒸气浓度介于0％和15％之间，反应空速介于500～500000h
‑1。
[0012]附表说明
[0013]附表1：不同方法制备的复合吸收材料在不同温度条件下对氮氧化物的吸收和释放能力。各温度下的吸收量为在恒温条件下材料对NO
x
的最大吸收量；所示脱附量为某材料在300℃时充分吸收氮氧化物后，然后加热到500℃材料中NO
x
的释放量。
具体实施方式
[0014]为进一步说明本专利技术，列举以下具体实施例，但它并不限制各附加权利要求所定义的专利技术范围。
[0015]实施例一：
[0016]将Mn(NO3)2,Ce(NO3)3按照一定的比例混合，然后用去离子水溶解，然后加一定量的柠檬酸，搅拌2h后，在搅拌作用下加热挥发水分，然后将其转移到马弗炉，以10℃/min的升温速率从室温升至600℃，并在600℃以上保持5h，最终得到MnOx
‑
CeO2混合氧化物。将其粉碎后，用溶液浸渍的方法利用硝酸钠溶液将硝酸钠负载与上述固体上，待溶液挥干后，将其转移至马弗炉中，以10℃/min的升温速率从室温升至600℃，并在600℃以上保持5h。该材料标记为复合材料1。将其研磨并重新压片过筛造粒，在固定床活性评价装置上测试其在不同温度下对氮氧化物的吸收能力和释放能力。反应条件和相关结果如表格1中所列。
[0017]实施例二：
[0018]按照实施例一中的操作步骤，将硝酸钠溶液换成硝酸钾，最终得到的材料标记为复合材料2。将其研磨并重新压片过筛造粒，在固定床活性评价装置上测试其在不同温度下对氮氧化物的吸收能力和释放能力。反应条件和相关结果如表格1中所列。
[0019]实施例三：
[0020]按照实施例一中的步骤，将NaNO3,Mn(NO3)2,Ce(NO3)3按照一定的比例混合，然后用去离子水溶解，然后加一定量的柠檬酸，搅拌2h后，在搅拌作用下加热挥发水分，然后将其转移到马弗炉，以10℃/min的升温速率从室温升至600℃，并在600℃以上保持5h，最终得到
Na2O
‑
MnO
x
‑
CeO2，该材料标记为复合材料3。将其研磨并重新压片过筛造粒，在固定床活性评价装置上测试其在不同温度下对氮氧化物的吸收能力和释放能力。反应条件和相关结果如表格1中所列。
[0021]实施例四：
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮氧化物吸收剂复合材料，其特征在于：该复合材料由主吸收复合材料和添加剂组成；上述主吸收复合材料由含碱金属或碱土金属化合物，不同价态的锰氧化物以及稀土元素氧化物组成；所述主吸收复合材料与添加剂的质量比范围为200:1至1:100。2.如权利要求1中所述的一种氮氧化物吸收剂复合材料，其特征在于：所述碱金属或碱土金属化合物为这类金属的氢氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐，其在主吸收复合材料中的质量比范围介于0～50％。3.如权利要求1中所述的一种氮氧化物吸收剂复合材料，其特征在于：所述不同价态的锰氧化物，可以通过主复合材料经预处理得到，其前驱体可以为高锰酸盐、锰酸盐、硝酸盐、不同价态的锰氧化物或氢氧化物等，在主吸收复合材料中的质量比范围介于0～99％。4.如权利要求1中所述的一种氮氧化物吸收剂复合材料，其特征在于：所述稀土元素化合物为一种或多种稀土元素的氧化物，这类氧化物可以直接使用商业化产品，其中商业化产品包括CeO2,ZrO2,Zr
x
Pr1‑
x
O2(0<x<1)，Zr
x
Ce1‑
x
O2(0<x<1)等单一稀土金属及两种稀土金属以上的氧化物；也可以通过也可以通过主复合材料预处理得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：王培坤，
申请(专利权)人：化学与精细化工广东省实验室，
类型：发明
国别省市：