一种Cu基SCR脱硝催化剂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术为一种Cu基SCR脱硝催化剂及其制备方法、应用。一种Cu基SCR脱硝催化剂的制备方法，包括：(1)利用一种双通道密闭喷射冲击连续微通道反应器(CJI

【技术实现步骤摘要】
一种Cu基SCR脱硝催化剂及其制备方法、应用


[0001]本专利技术属于脱硝催化剂的
，具体涉及一种Cu基SCR脱硝催化剂及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]随着工业化的快速发展，以臭氧、酸雨等为特征的区域性复合型大气污染问题凸显，对人体和环境造成巨大的危害,严重制约社会经济可持续发展。NO
x
是形成酸雨、酸雾的重要原因之一，也是形成光化学烟雾的重要组成部分。
[0003]选择性催化还原技术是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术，常用的还原剂主要有NH3、CO、H2、CH
x
化合物，其中CO广泛存在于烟气中,可以节省生产、运输和储存的成本，还可以与NO
x
一同脱去,转换成N2和CO2,实现双赢。但当氧气存在时，O2会与NO产生竞争吸附，导致CO优先与O2反应，降低催化活性。H2在富氧条件下可与NO反应生成无害的N2和H2O，H2‑
SCR催化活性高，但一直存在温度窗口窄、选择性差的问题，且在H2‑
SCR领域所用具有高活性催化剂均为贵金属负载型催化剂，价格昂贵，资源稀少，限制了其应用和发展。
[0004]Cu基材料在SCR反应中催化活性高，可以与贵金属催化剂相媲美。以金属有机骨架材料(MOF)为自牺牲模板热解得到的衍生催化剂，既具有高催化活性，也避免了MOF材料在热催领域热稳定性差的问题。目前，常见的MOF材料的制备方法主要有溶剂热法、微波法以及直接混合法，这些方法在制备MOF材料的过程中大多具有反应时间长、反应不连续等缺点。
[0005]有鉴于此，本专利技术提出一种新的SCR脱硝催化剂及其制备方法、应用，采用瞬时纳米沉降法(FNP)制备前驱体Cu
‑
BTC，再经惰性气体保护下碳化制得复合碳材料Cu/C，并以合成气为还原剂，将CO与H2结合共同用于NO脱除，催化剂的脱硝效率和抗氧性均显著提高，具有较强的工业应用价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种Cu基SCR脱硝催化剂的制备方法，以CO和H2为主要组分的合成气为还原剂，将H2‑
SCR与CO
‑
SCR结合，以合成气还原剂用于催化脱除烟气中NO，实现互补，提高了低温脱硝活性和抗氧性。
[0007]为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
[0008]一种Cu基SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)利用微通道反应器将硝酸盐水溶液与有机配体醇溶液进行对冲，反应结束后，离心洗涤、干燥，得催化剂前驱体；
[0010](2)在惰性气体保护下，将所述的催化剂前驱体进行焙烧，得所述的Cu基SCR脱硝催化剂。
[0011]进一步的，所述的步骤(1)中，微通道反应器为一种双通道密闭喷射冲击连续微通道反应器(CJI
‑
CMR)；
[0012]注射器注射流速为70mL/min；
[0013]有机配体与硝酸盐的质量比为1:1.8
‑
2.2。
[0014]进一步的，所述的步骤(1)中，硝酸盐为硝酸铜；
[0015]硝酸盐水溶液中硝酸盐与水的质量体积比为2g：30
‑
38ml。
[0016]进一步的，所述的步骤(1)中，有机配体溶液中溶剂为无水乙醇；
[0017]有机配体溶液中有机配体为1,3,5
‑
均苯三甲酸；
[0018]有机配体溶液中有机配体与溶剂的质量体积比为1g：30
‑
38ml。
[0019]进一步的，所述的步骤(1)中，先采用水离心洗涤3次后，再采用醇离心洗涤1次。
[0020]进一步的，所述的步骤(1)中，离心转速为5000
‑
7000rpm，时间为6
‑
10min；
[0021]在55
‑
65℃的真空条件下干燥11
‑
13h；
[0022]所述的步骤(2)中，惰性气体为氩气；
[0023]焙烧温度为550
‑
650℃，时间为2.5
‑
3.5h。
[0024]再进一步的，所述的步骤(1)中，离心转速为6000rpm，时间为8min；
[0025]在60℃的真空条件下干燥12h；
[0026]所述的步骤(2)中，焙烧温度为600℃，时间为3.0h。
[0027]本专利技术的另一个目的在于提供一种Cu基SCR脱硝催化剂，采用上述的制备方法制备而成，具有层状孔隙、形态可控以及易于与其他杂原子官能化的特点。
[0028]本专利技术还有一个目的在于提供上述Cu基SCR脱硝催化剂在催化脱除烟气中NO的应用，可以低温脱硝。
[0029]进一步的，以主要成分为CO和H2的合成气为还原剂，催化脱除烟气中NO，催化温度为25
‑
500℃。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0031](1)本专利技术提出了一种利用双通道密闭喷射冲击连续微通道反应器(CJI
‑
CMR)合成Cu
‑
MOF的新策略，与传统间歇式合成方法相比，可以有效的解决宏观混合不均的问题，并且使物料能够快速的进入到微通道，具有连续、快速、装载率高、可工业化等优点，是一种很有前景的材料制备方法。
[0032](2)本专利技术以合成气为还原剂用于催化脱除烟气中NO，将H2‑
SCR与CO
‑
SCR结合，实现互补，既解决了CO
‑
SCR中抗氧性差的问题，又解决了H2‑
SCR中非贵金属脱硝活性差的问题，显著提高了低温脱硝活性和抗氧性。
[0033](3)本专利技术以合成气为还原剂用于催化脱除烟气中NO，生产方法不同，合成气的组成有很大差别，且制得后，可通过水煤气反应(变换反应)，以降低一氧化碳，提高氢气的含量。简化制造和减少设备，成本和投资更低，具有较强的工业应用价值。
附图说明
[0034]图1为双通道密闭喷射冲击连续微通道反应器(CJI
‑
CMR)合成Cu
‑
MOF的制备流程图；
[0035]图2为所合成Cu
‑
MOF的XRD谱图；
[0036]图3为所合成Cu
‑
MOF的SEM图；
[0037]图4为催化剂性能测试装置的简单示意图；
[0038]图5为催化剂在不同还原剂气氛中的脱硝性能图；
[0039]图6为催化剂在合成气还原剂气氛中的抗氧性能图；
[0040]图7为催化剂在CO还原剂气氛中的抗氧性能图。
具体实施方式
[0041]为了进一步阐述本专利技术一种Cu基SCR脱硝催化剂及其制备方法、应用，达到预期专利技术目的，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种Cu基SCR脱硝催化剂及其制备方法、应用，其具体实施方式、结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Cu基SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用微通道反应器将硝酸盐水溶液与有机配体醇溶液进行对冲，反应结束后，离心洗涤、干燥，得催化剂前驱体；(2)在惰性气体保护下，将所述的催化剂前驱体进行焙烧，得所述的Cu基SCR脱硝催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，微通道反应器为一种双通道密闭喷射冲击连续微通道反应器；注射器注射流速为70mL/min；有机配体与硝酸盐的质量比为1:1.8
‑
2.2。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，硝酸盐为硝酸铜；硝酸盐水溶液中硝酸盐与水的质量体积比为2g：30
‑
38ml。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，有机配体溶液中溶剂为无水乙醇；有机配体溶液中有机配体为1,3,5
‑
均苯三甲酸；有机配体溶液中有机配体与溶剂的质量体积比为1g：30
‑
38ml。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，先采用水离心洗涤3次...

【专利技术属性】
技术研发人员：但建明，周梅，刘敏敏，代斌，于锋，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：