一种高性能铜基脱硝催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种高性能铜基脱硝催化剂，采用铜基催化剂CuO

【技术实现步骤摘要】
一种高性能铜基脱硝催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及到大气中氮氧化物污染治理的
，更具体地说是一种以固相研磨法制备高性能铜基脱硝催化剂的方法。

技术介绍

[0002]氮氧化物(NO
x
)是大气中的主要污染物之一，会引起酸雨、温室效应等一连串恶劣的气候问题，对土壤、建筑产生巨大影响，对整个生态环境和人体健康构成严重威胁。氨选择性催化还原(NH3‑
SCR)氮氧化物是公认的最有效和最广泛使用的NO
x
减排技术，该技术具有工艺成熟、脱除效率高、系统运行稳定等特点，是现阶段工业烟气治理首选的NO
x
排放控制手段之一。其脱硝效率的核心是催化剂的研发。在催化氧化NO的过程中，温度超过200℃会导致氧化生成的NO2稳定性下降，然而很多催化剂需在300℃上的高温下才能保持良好的催化活性，而工业燃煤型烟气的排放温度一般为150～250℃。因此，需要开发适宜低温催化氧化NO的催化剂。
[0003]金属分子筛催化剂近几年来在脱硝领域受到广泛的关注，尤其是铜基催化剂，该催化剂属于低温NH3‑
SCR工艺最有前途的催化剂之一。但目前已报道的Cu
‑
SSZ
‑
13，Cu
‑
SPAO
‑
34，Cu
‑
MCM
‑
41等铜基催化剂在低温范围内的催化活性都不太理想。此外，据前人研究结果表明，多孔结构的类型和硅铝比在一定程度上都可以影响沸石分子筛在NH3‑
SCR中的催化活性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了提供一种在低温区具有高性能的脱硝催化剂。
[0005]六方结构的SBA
‑
15介孔分子筛具有较厚的孔壁、较好的热稳定性，可以有效提升催化剂的催化活性组分在其中的分散性。ZSM
‑
5分子筛具有独特的交叉孔道结构，较高的水热稳定性、比表面积大，酸稳定性强，并且具有选择型催化性能等优点。
[0006]本专利技术通过一种简便的固相法，结合SBA
‑
15介孔分子筛和ZSM
‑
5分子筛的优势制得高性能的CuO
‑
SBA
‑
15/ZSM
‑
5催化剂，在工业燃煤烟气脱硝中表现出极佳的催化性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高性能铜基脱硝催化剂。该高性能铜基脱硝催化剂采用铜基催化剂CuO
‑
SBA掺杂分子筛ZSM
‑
5充分研磨制备；所述铜基催化剂CuO
‑
SBA以Cu(NO3)2·
3H2O与SBA
‑
15混合研磨后焙烧制备；所述铜基催化剂CuO
‑
SBA中铜元素以CuO计质量占比为40％；所述铜基催化剂CuO
‑
SBA与分子筛ZSM
‑
5的质量比为0.5:1～1:1；所述分子筛ZSM
‑
5采用硅铝比为25～35的分子筛ZSM
‑
5。
[0008]较为优选的，所述铜基催化剂CuO
‑
SBA中铜元素以CuO计质量占比为40％。较为优选的，所述铜基催化剂CuO
‑
SBA与分子筛ZSM
‑
5的质量比为1:1
[0009]本专利技术还提供了上述高性能铜基脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)铜基催化剂制备：
[0011]取0.168g Cu(NO3)2·
3H2O与0.12g分子筛SBA
‑
15充分研磨至无颗粒感，以3℃/min
的升温速率升温至450℃
±
5℃后，保温焙烧4
±
0.2小时，制备得到铜基催化剂CuO
‑
SBA；
[0012](2)复合掺杂分子筛：
[0013]将制备得到的铜基催化剂CuO
‑
SBA按质量配比与分子筛ZSM
‑
5充分研磨至无颗粒感，即得所述高性能铜基脱硝催化剂。
[0014]较为优选的，分子筛ZSM
‑
5采用硅铝比为25～35的分子筛ZSM
‑
5，铜基催化剂CuO
‑
SBA与分子筛ZSM
‑
5的质量比为1:1。
[0015]较为优选的，分子筛SBA
‑
15通过以下方法制备：称取4.0g的P123、130ml H2O、20ml浓HCl于烧杯中，放在油浴锅中搅拌到溶液澄清；随后加入9.6ml TEOS，在40℃恒温油浴下搅拌24h，将所得白色凝胶转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热釜中，在100℃烘箱水热反应24h后取出冷却，水洗3次，乙醇洗3次后放入烘箱100℃干燥10h，得有序介孔分子筛SBA
‑
15。
[0016]本专利技术还提供了上述高性能铜基脱硝催化剂在150℃～200℃温度下脱硝催化中的应用。
[0017]本专利技术相比现有技术具有以下优点：
[0018]1、本专利技术采用固相研磨法进行铜基催化剂掺杂分子筛，制备方法简单快捷，制备过程不使用溶剂，以有效避免活性物种的流失。制备所得催化剂的热稳定性高、催化性能优异。
[0019]2、本专利技术通过对制备原料的选取、配比、分子筛的复合方式等工艺条件的优化筛选，获得适宜低温催化氧化NO的催化剂，具有潜在的工业应用前景。
[0020]3、所用原料廉价易得、资源丰富。
[0021]4、以固相研磨法进行催化剂制备，能耗低、污染小、环境友好；
附图说明
[0022]图1为本专利技术制备获得的分子筛SBA
‑
15的XRD图；
[0023]图2为筛选实施例1中获得的不同铜基催化剂CuO
‑
SBA
‑
15的NO转化率的对比图；
[0024]图3为筛选实施例2及筛选实施例3中获得的不同铜基催化剂CuO
‑
SBA
‑
15、CuO
‑
SBA
‑
15/ZSM
‑
5的NO转化率的对比图；
[0025]图4为筛选实施例4中获得的不同铜基脱硝催化剂的NO转化率的对比图；
[0026]图5为筛选实施例5中获得的不同铜基脱硝催化剂CuO
‑
SBA
‑
15/ZSM
‑
5的NO转化率的对比图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图及具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0028]本实施例中采用的分子筛催化剂ZSM
‑
5购自卓然环保科技大连有限公司。
[0029]本实施例中对获得的各催化剂材料的催化性能测试条件如下：催化反应测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能铜基脱硝催化剂，其特征在于，所述高性能铜基脱硝催化剂采用铜基催化剂CuO
‑
SBA掺杂分子筛ZSM
‑
5充分研磨制备；所述铜基催化剂CuO
‑
SBA以Cu(NO3)2·
3H2O与SBA
‑
15混合研磨后焙烧制备；所述铜基催化剂CuO
‑
SBA中铜元素以CuO计质量占比为40％；所述铜基催化剂CuO
‑
SBA与分子筛ZSM
‑
5的质量比为0.5:1～1:1；所述分子筛ZSM
‑
5采用硅铝比为25～35的分子筛ZSM
‑
5。2.根据权利要求1所述的高性能铜基脱硝催化剂，其特征在于，所述铜基催化剂CuO
‑
SBA与分子筛ZSM
‑
5的质量比为1:1。3.权利要求1所述高性能铜基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)铜基催化剂制备：取0.168gCu(NO3)2·
3H2O与0.12g分子筛SBA
‑
15充分研磨至无颗粒感，以3℃/min的升温速率升温至450℃
±
5℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤常金，祝柏韵，王妍，顾志文，谭冲，程丽君，申成日，黄春凯，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：