一种氧化钐及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种氧化钐及其制备和应用。具体是将钐盐、聚乙烯吡咯烷酮、C2～C6有机酸、水和乙二醇混合，进行水热反应，冷却、离心、煅烧，即得到所述氧化钐；其中，所述水和乙二醇的体积比为8～12：50～80。本发明专利技术制备得到的氧化钐呈形貌均一的球形，说明其结晶度、分散性和热稳定性均较佳，可适用于SCR催化剂的载体，为脱硝处理提供了一种新的材料来源。脱硝处理提供了一种新的材料来源。脱硝处理提供了一种新的材料来源。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化钐及其制备和应用


[0001]本专利技术属于脱硝处理
更具体地，涉及一种氧化钐及其制备和应用。

技术介绍

[0002]现代工业的迅速发展导致环境污染问题愈发严重，氮氧化物(NO
x
)作为主要的大气污染物之一，不仅会引发雾霾、酸雨、光化学烟雾和臭氧层空洞等环境问题，还会对人体呼吸系统产生极大的危害，严重影响人类健康。目前最有效且应用最广泛的处理技术之一是选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)，该技术通过催化剂将NO
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还原为N2。现有最为常见的选择性催化还原催化剂是钒基催化剂，其工作温度一般需要达到300～400℃，但对于冶金、钢铁、石化、水泥等耗煤行业，燃煤蒸汽锅炉尾气一般只有180～220℃，故为了满足钒基催化剂的工作温度，需要进行大幅度升温方可反应，这大大地增加了脱硝成本；而另一种常见的选择性催化还原催化剂是分子筛催化剂，其低温活性好，温度窗口宽，但热稳定性较差，在高温水汽的作用下容易发生骨架坍塌，失去反应活性。
[0003]我国是稀土大国，稀土元素中的铈、锆、镧、钐等元素已被证实具有较好的脱硝性能，以及良好的热稳定性，因此，将这些稀土元素制备成催化剂载体逐渐成为当前脱硝处理研究的热点，如本申请人前期的专利CN105948098B提供了一种球形氧化镧的制备方法，具体是将镧盐与多种物质进行水热反应后，冷却离心得到球形氧化镧，但本申请专利技术人采用该方法制备氧化钐，结果发现X射线衍射图谱出现许多杂峰，无法制备得到目标产物，表明专利CN105948098B的方法不适用于制备氧化钐。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述现有选择性催化还原催化剂的不足，提供一种氧化钐及其制备和应用，为脱硝处理提供一种新的SCR催化剂载体。
[0005]本专利技术的首要目的是提供一种氧化钐的制备方法。
[0006]本专利技术的第二目的是提供上述方法制备得到的氧化钐。
[0007]本专利技术的第三目的是提供上述氧化钐在制备或作为选择性催化还原催化剂载体中的应用。
[0008]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0009]本专利技术提供了一种氧化钐的制备方法，具体是将钐盐、聚乙烯吡咯烷酮、C2～C6有机酸、水和乙二醇混合，进行水热反应，冷却、离心、煅烧，即得到所述氧化钐；
[0010]其中，所述水和乙二醇的体积比为8～12：50～80。
[0011]最优选地，所述水和乙二醇的体积比为12：50，见实施例1。
[0012]本专利技术从氧化钐形貌的角度出发，对氧化钐的制备方法进行针对性研究，具体探究了多种原料相互之间的作用，通过大量实验总结，控制各原料的种类和用量，不仅工艺简便、低耗高效，还使得制备得到的氧化钐呈形貌均一的球形，结晶度、分散性和热稳定性均较佳，可作为优异的SCR催化剂载体。
[0013]聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和C2～C6有机酸对氧化钐的形貌起到至关重要的调控作用，其中的PVP吸附于氧化钐的表面，不仅限制了粒径的尺寸，还防止了氧化钐球形颗粒间的粘连；C2～C6有机酸由于存在羧基和烷基，其羧基可与Sm
3+
配位，烷基可修饰氧化钐纳米粒子且影响纳米粒子间的相互作用，进而发挥对氧化钐形貌的调控作用，有利于氧化钐球形形貌的形成。乙二醇可与钐发生较强的配位作用，在合成阶段控制纳米晶的生长，此外，其粘度高的特性可降低氧化钐成核和生长过程中的速率，使制得的氧化钐形貌更均匀、规则，形成具有较低表面能的球形二级结构，热稳定性高。水的加入调节了粘度，避免球形颗粒氧化钐之间发生粘连。
[0014]优选地，所述钐盐为Sm(NO3)3·
6H2O或SmCl3·
6H2O。
[0015]最优选地，所述钐盐为Sm(NO3)3·
6H2O，见实施例1。
[0016]优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮包括聚乙烯吡咯烷酮k30。
[0017]优选地，所述C2～C6有机酸包括冰乙酸、丙酸、正丁酸或正己酸的一种或几种。
[0018]最优选地，所述C2～C6有机酸为丙酸，见实施例1。
[0019]优选地，所述钐盐、聚乙烯吡咯烷酮、C2～C6有机酸和水的用量比为1～20mmol：0.05～0.07mmol：0.5～4mL：8～12mL。
[0020]最优选地，所述钐盐、聚乙烯吡咯烷酮、C2～C6有机酸和水的用量比为17mmol：0.06mmol：2mL：12mL，见实施例1。
[0021]优选地，所述煅烧为在800～1200℃下煅烧2～4h。
[0022]当煅烧的温度过低时，无法形成氧化钐；而温度过高时，氧化钐的形貌会发生坍缩，整体缩成一个实心球，导致比表面积过小，无法成为选择性催化还原催化剂载体。
[0023]最优选地，所述煅烧为在800℃下煅烧2h，见实施例1。
[0024]优选地，所述煅烧在空气氛围中进行。
[0025]进一步优选地，所述煅烧的升温速率为1～5℃/min。
[0026]最优选地，所述煅烧的升温速率为3℃/min，见实施例1。
[0027]优选地，所述混合时还进行搅拌，所述搅拌的时间为5～60min。
[0028]最优选地，所述搅拌的时间为30min，见实施例1。
[0029]优选地，所述水热反应为在160～240℃下水热反应1～16h。
[0030]最优选地，所述水热反应为在190℃下水热反应9h，见实施例1。
[0031]优选地，所述离心为以7500～8500r/min的转速离心2～8min。
[0032]最优选地，所述离心为以8000r/min的转速离心5min，见实施例1。
[0033]本专利技术所述冷却、离心操作无特殊要求，按本领域常规技术进行即可。
[0034]本专利技术还请求保护上述方法制备得到的氧化钐。
[0035]优选地，所述氧化钐的粒径为100～300nm。
[0036]本专利技术制备得到的氧化钐呈形貌均一的球形，说明其结晶度、分散性和热稳定性均较佳，可适用于SCR催化剂的载体，因此，上述氧化钐在制备或作为选择性催化还原催化剂载体中的应用应在本专利技术的保护范围内。
[0037]本专利技术具有以下有益效果：
[0038]1.本专利技术制备得到的氧化钐呈形貌均一的球形，说明其结晶度、分散性和热稳定性均较佳，可适用于SCR催化剂的载体，为脱硝处理提供了一种新的材料来源。
[0039]2.本专利技术的制备方法操作简便、低耗高效、产物稳定、重复性高，有利于工业化生产。
附图说明
[0040]图1是实施例1产物的X射线衍射图谱。
[0041]图2是对比例8～9产物的X射线衍射图谱。
[0042]图3是实施例1产物的SEM电镜扫描图
[0043]图4是对比例1产物的SEM电镜扫描图。
[0044]图5是对比例3产物的SEM电镜扫描图。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化钐的制备方法，其特征在于，将钐盐、聚乙烯吡咯烷酮、C2～C6有机酸、水和乙二醇混合，进行水热反应，冷却、离心、煅烧，得到所述氧化钐；其中，所述水和乙二醇的体积比为8～12：50～80。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述钐盐为Sm(NO3)3·
6H2O或SmCl3·
6H2O。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮包括聚乙烯吡咯烷酮k30。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述C2～C6有机酸包括冰乙酸、丙酸、正丁酸或正己酸的一种或几种。5.根据权利要求1所述方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余林，高梓寒，杨润农，谢启星，黄乐珩，唐诗昌，孙明，程高，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：