高抗水、抗硫型锰系催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了高抗水、抗硫型锰系催化剂及其制备方法，具体方法步骤如下：S1：将镍盐、铈盐、表面活性剂和有机配体混合水热反应，制得双金属有机框架前驱体；S2：将磁性纳米氧化铁、锰盐和S1的前驱体超声混合于水，再加入钛白粉和氨水调节pH至10

【技术实现步骤摘要】
高抗水、抗硫型锰系催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及高抗水、抗硫型锰系催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]锰系列催化剂主要用于催化法处理含NO
x
废气，氮氧化物是大气中严重的污染物之一，它包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4及N2O5等多种氮氧化物，其中污染大气的主要为NO及NO2，在阳光作用下，NO2与烃类作用会发生光化学反应，生成醛类及乙酰硝酸酯等有害物质，还可形成光化学烟雾或酸雨。处置NO
x
的常用方法是以氨为还原剂，在催化剂作用下，氨可在较低温度下与废气中的NO
x
(包括NO2、NO等)进行选择性反应，并将它们还原生成氮气和水蒸汽，可用于火电、生物质发电、垃圾发电、玻璃行业、冶金行业、水泥等行业。
[0003]现有锰系催化剂制备方法是：利用硝酸锰，硝酸铈，少量的二氧化钛，进行溶液的混合，然后通过加入氨水对溶液进行pH的调节，使溶液达成碱性，并起到分散的作用，最后注入双氧水，将溶液进行氧化；整个过程需要进行搅拌，氧化完成再进行一段时间的混合搅拌，完成后利用过滤的方式，提取溶液中的固泥；通过煅烧将固泥烘干得到所需要的锰系催化剂粉末；制备出来的锰系催化剂低温下性能好，150
°
～250
°
脱硝效率几乎能达到100％；相对于钒钛系催化剂而言，其低温效果好很多，且无毒性、安全环保。
[0004]但是现有的锰系催化剂的缺点是抗水抗硫性能比较差，硫和水的存在对催化剂的催化性能影响很大，实验数据表明，5％的水或一定含量的硫都会使锰系催化剂的效果降低一半以上；所以对于无硫无水的环境，要求比较高，需要前段工艺来进行脱硫处理，对于复杂的烟气处理不太适用。因此，亟需开发一种抗水抗硫性能好的锰系催化剂。

技术实现思路

[0005]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了高抗水、抗硫型锰系催化剂及其制备方法，该催化剂低温状态下催化性能好，且具有很好的抗水和抗硫性能。
[0006]本专利技术提出的高抗水、抗硫型锰系催化剂的制备方法，方法步骤如下：
[0007]S1：前驱体的制备
[0008]将镍盐、铈盐、表面活性剂和有机配体混合水热反应，得双金属有机框架前驱体；
[0009]S2：锰系催化剂的制备
[0010]将磁性纳米氧化铁、锰盐和S1的前驱体超声混合于水，再加入钛白粉和氨水调节pH至10
‑
11，然后通入臭氧进行氧化反应，反应后产物经过滤和煅烧，得锰系催化剂。
[0011]优选地，所述镍盐为硝酸镍、醋酸镍、氯化镍和硫酸镍中的一种；所述铈盐为硝酸铈、醋酸铈、氯化铈和硫酸铈中的一种；所述锰盐为硝酸锰、醋酸锰、氯化锰和硫酸锰中的一种。
[0012]优选地，所述表面活性剂为全氟壬氧基苯甲酸聚乙二醇单酯、全氟辛基磺酰胺双季铵盐和全氟壬氧基苯甲酰胺中的一种或几种。
[0013]优选地，所述有机配体为乙二胺四乙酸和四氢呋喃按1:0.1
‑
10的比例混合。
[0014]优选地，S1中镍盐、铈盐、表面活性剂和有机配体的质量比为1:0.1
‑
0.5:0.4
‑
0.8:0.5
‑
1；水热反应的温度为100
‑
200℃，时间为12
‑
24h。
[0015]优选地，S2中锰盐、磁性纳米氧化铁、前驱体和钛白粉的质量比为1:0.05
‑
0.15:0.1
‑
0.5:0.4
‑
0.6。
[0016]优选地，S2中氧化反应的时间为5
‑
15min，臭氧通气量为300
‑
500mL/min。
[0017]优选地，S2中煅烧的温度为350
‑
450℃，煅烧时间为6
‑
12h。
[0018]本专利技术的有益技术效果：
[0019]本专利技术制备的锰系催化剂在低温和有水和硫存在的条件下脱硝率仍能够达到90％以上，解决了现有锰系催化剂抗水和抗硫性能差的问题；本专利技术的催化剂前驱体中有机配体的选择对最终催化剂的性能有较大的影响，而本专利技术选择的有机配体乙二胺四乙酸和四氢呋喃按一定比例混合，在提高催化剂性能上具有协同促进的作用。
附图说明
[0020]图1为本专利技术提出的催化剂在不同温度下脱硝性能测试结果；
[0021]图2为本专利技术提出的催化剂在125℃下通SO2的时间对催化剂脱硝性能的影响；
[0022]图3为本专利技术提出的催化剂在150℃下通SO2的时间对催化剂脱硝性能的影响。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。
[0024]实施例1
[0025]本专利技术提出的高抗水、抗硫型锰系催化剂的制备方法，方法步骤如下：
[0026]S1：前驱体的制备
[0027]将100g硝酸镍、30g硝酸铈、60g全氟壬氧基苯甲酸聚乙二醇单酯和80g有机配体混合并在150℃下水热反应18h，得双金属有机框架前驱体；有机配体为乙二胺四乙酸和四氢呋喃按1:1的比例混合。
[0028]S2：锰系催化剂的制备
[0029]将10g磁性纳米氧化铁、100g硝酸锰和30g的S1的前驱体超声混合于水，再加入50g钛白粉，并用氨水调节pH至10，然后以400mL/min的通气量通入臭氧进行氧化反应10min，反应后产物经过滤后的固体产物在410℃下煅烧8h，得锰系催化剂。
[0030]实施例2
[0031]将100g硝酸镍、10g硝酸铈、40g全氟辛基磺酰胺双季铵盐和50g有机配体混合并在150℃下水热反应18h，得双金属有机框架前驱体；有机配体为乙二胺四乙酸和四氢呋喃按10:1的比例混合。
[0032]S2：锰系催化剂的制备
[0033]将5g磁性纳米氧化铁、100g硝酸锰和10g的S1的前驱体超声混合于水，再加入40g钛白粉，并用氨水调节pH至10，然后以300mL/min的通气量通入臭氧进行氧化反应5min，反应后产物经过滤后的固体产物在410℃下煅烧8h，得锰系催化剂。
[0034]实施例3
[0035]将100g硝酸镍、50g硝酸铈、80g全氟壬氧基苯甲酰胺和80g有机配体混合并在150
℃下水热反应18h，得双金属有机框架前驱体；有机配体为乙二胺四乙酸和四氢呋喃按1:10的比例混合。
[0036]S2：锰系催化剂的制备
[0037]将15g磁性纳米氧化铁、100g硝酸锰和50g的S1的前驱体超声混合于水，再加入60g钛白粉，并用氨水调节pH至10，然后以500mL/min的通气量通入臭氧进行氧化反应15min，反应后产物经过滤后的固体产物在410℃下煅烧8h，得锰系催化剂。
[0038]对比例1
[0039]S1：前驱体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高抗水、抗硫型锰系催化剂的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：S1：前驱体的制备将镍盐、铈盐、表面活性剂和有机配体混合水热反应，得双金属有机框架前驱体；S2：锰系催化剂的制备将磁性纳米氧化铁、锰盐和S1的前驱体超声混合于水，再加入钛白粉和氨水调节pH至10
‑
11，然后通入臭氧进行氧化反应，反应后产物经过滤和煅烧，得锰系催化剂。2.根据权利要求1所述的高抗水、抗硫型锰系催化剂的制备方法，其特征在于，所述镍盐为硝酸镍、醋酸镍、氯化镍和硫酸镍中的一种；所述铈盐为硝酸铈、醋酸铈、氯化铈和硫酸铈中的一种；所述锰盐为硝酸锰、醋酸锰、氯化锰和硫酸锰中的一种。3.根据权利要求1所述的高抗水、抗硫型锰系催化剂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为全氟壬氧基苯甲酸聚乙二醇单酯、全氟辛基磺酰胺双季铵盐和全氟壬氧基苯甲酰胺中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的高抗水、抗硫型锰系催化剂的制备方法，其特征在于，所述有机配体为乙二胺四乙酸和四氢呋喃按1:0.1
‑
10的比例混合。5.根据权利要求1所述的高抗水、抗硫型锰系催化剂的制备方法，其特征在于，S1中镍盐、铈盐、表面活性剂和有机配体的质量比为1:0.1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡波，曹熠，靳晓鹏，沈毅，江乐，刘奇，
申请(专利权)人：杭州玺富环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：