一种适用于烧结烟气的低温抗硫去除一氧化碳的催化剂制造技术

技术编号：41108464 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-25 14:01

本发明专利技术属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种适用于烧结烟气的低温抗硫去除一氧化碳的催化剂开发与应用。该催化剂以Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;为载体，负载在载体上的组装式铑金属颗粒为主要的活性成分。通过Ar气氛保护中，在乙二醇中制备组装式的Rh颗粒催化剂，可以得到金属态的Rh颗粒，其d能带中有大量的离域电子填充，并且d能带在能级上跨越费米能级，可以实现快速化学反应过程中的电子转移，促进CO和O<subgt;2</subgt;在低温下的快速反应，实现低温下的烟气净化。通过组装式的合成，Ni晶核可以作为Rh的成核位点，进行分散生长，形成2nm左右的纳米颗粒。Ni在颗粒内层，充当电子缓冲池的角色，为外层的Rh参与化学反应提供电子或接受电子，从而实现氧化还原反应的快速进行。独特的几何结构和电子结构，进一步抑制了SO<subgt;2</subgt;中毒，并且降低了H<subgt;2</subgt;O的吸附能力，提高了催化剂低温下的抗水抗硫性能。在120～150℃的含水含硫条件下，这种低温抗硫去除一氧化碳的催化剂的去除CO效率保持在90％以上，适用于多种工业源烟气净化，尤其是对烧结烟气的尾气处理。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业烟气当中去除一氧化碳(co)的催化剂的一项创新，详述了一种适用于烧结烟气的低温抗硫去除一氧化碳的催化剂。该催化剂不仅具有优异的脱除co的性能，而且具有一定的抗水抗硫能力，对钢铁厂烧结烟气的尾气净化具有重要意义。本专利技术主要包括催化剂的成分设计和相关的制备方法。

技术介绍

1、在传统工业烟气处理过程中，往往将关注点放在颗粒物、硫氧化物以及氮氧化物去除，但近年来，除了脱硫脱硝除尘等常规超低排放改造内容，对包括一氧化碳在内的非常规污染物处理也提出了新要求。例如，将研发一氧化碳等烟气多污染物协同控制技术收录至附录《生态环保产业重点发展的技术、装备和服务》。同时，一氧化碳是易燃易爆并且毒性强的气体，作为空气质量的指标之一，一氧化碳对人体和环境会产生严重的影响，研究表明，一氧化碳会直接影响人体的呼吸系统、循环系统等，造成血液输氧能力下降，严重则导致窒息现象；此外对植物的生长有明显的抑制作用。

2、通常，烟气中的一氧化碳的消除主要有两类方法：物理法和化学法。物理法主要包括：吸附法、吸收法、高温金属膜分离法等；化学法主要有催化氧化法、甲烷化反应法等。其中催化氧化法因环境友好、转换效率高等特点，是最常用且有效的去除一氧化碳方法之一。在催化剂的选择中，常分为金属氧化催化剂与贵金属催化剂两类。金属氧化物催化剂主要包含钙钛矿型催化剂、过渡金属氧化物等，虽然价格低廉，但性能和稳定性差；同时，工业烟气，尤其是钢铁厂的烧结烟气中常含有二氧化硫等气体，易与mn、co、ni、cu的氧化物反应生成硫酸盐物种，导致催化剂的失活。而以r

3、因此，我们提出了一种新的设计思路和制备方法，将组装式的金属态rh颗粒负载在al2o3载体上，提出了一种适用于烧结烟气的低温抗硫去除一氧化碳的催化剂。

技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种高活性、高稳定性且耐硫的用于消除烟气中一氧化碳的催化剂及其制备方法。

2、本专利技术技术方案如下：

3、一种适用于烧结烟气的低温抗硫去除一氧化碳的催化剂，是γ-al2o3为载体，负载在载体上的组装式铑颗粒(rh)为主要的活性成分。组装式的rh颗粒是以助剂镍(ni)为晶核，在晶核表面生长rh原子，形成内核是ni、外层是rh的组装式结构。其中rh原子相对于al2o3的质量含量为0.5～2wt.％，助剂ni负载量为0～1wt.％。具体制备方法包括：

4、(1)将naoh的乙二醇(eg)溶液(0.10～0.15mol/l)添加到助剂ni(no3)2的eg溶液(1～3mmol/l，水和eg体积比为1：30)中，在140℃的ar气氛保护中快速搅拌0.5～1h，形成助剂ni晶核溶液；

5、(2)将rh(no3)3溶解在eg溶液(4～10mmol/l，水和eg体积比为1：30)中，迅速加入到(1)所述的溶液中，继续在140～160℃的ar气氛保护中快速搅拌3～4h，之后冷却至室温。获得组装式的rh颗粒胶体溶液；

6、(3)将al2o3粉末载体加入组装式的rh颗粒胶体溶液，在80～90℃条件下，充分搅拌2～3h。结束后，通过离心法分离固体催化剂，并在干燥间烘干12h。

7、(4)将上述催化剂研磨至粉末状，经过最高温350～400℃焙烧3～4h，然后自然冷却至室温，得到粉末催化剂，即得到所述的适用于烧结烟气的低温抗硫去除一氧化碳的催化剂。

8、进一步优选的，所述助剂ni含量在0～1wt.％，活性组分rh含量为0.5～2wt.％。

9、进一步优选的，所述焙烧过程为：温度升至220℃保温2h，以10℃/min的速率升温至350～400℃，保温3h，然后自然冷却至室温。

10、本专利技术的有益效果如下：

11、(1)通过ar气氛保护中，在乙二醇中制备组装式的rh颗粒催化剂，可以得到金属态的rh颗粒，其d能带中有大量的离域电子填充，并且d能带在能级上跨越费米能级，可以实现快速化学反应过程中的电子转移，促进co和o2在低温下的快速反应，实现低温下的烟气净化。

12、(2)通过组装式的合成，ni晶核可以作为rh的成核位点，进行分散生长，形成2nm左右的纳米颗粒。ni在颗粒内层，充当电子缓冲池的角色，为外层的rh参与化学反应提供电子或接受电子，从而实现氧化还原反应的快速进行。

13、(3)独特的几何结构和电子结构，进一步抑制了so2中毒，并且降低了h2o的吸附能力，提高了催化剂低温下的抗水抗硫性能。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种适用于烧结烟气的低温抗硫去除一氧化碳的催化剂，其特征在于：①主要活性结构为组装式的Rh颗粒催化剂，其表现为导体性质的金属态，d能带中有大量的离域电子填充，并且d能带在能级上跨越费米能级，可以实现快速化学反应过程中的电子转移，促进CO和O2在低温下的快速反应，实现低温下的烟气净化。②通过组装式的合成，助剂Ni晶核可以作为Rh的成核位点，进行分散生长，形成2nm左右的纳米颗粒。Ni在颗粒内层，充当电子缓冲池的角色，为外层的Rh参与化学反应提供电子或接受电子，从而实现氧化还原反应的快速进行。③独特的几何结构和电子结构，进一步抑制了SO2中毒，并且降低了H2O的吸附能力，提高了催化剂低温下的抗水抗硫性能。

2.如权利要求1所述的一种适用于烧结烟气的低温抗硫去除一氧化碳的催化剂，其特征在于，是γ-Al2O3为载体，负载在载体上的组装式铑颗粒(Rh)为主要的活性成分。组装式的Rh颗粒是以助剂镍(Ni)为晶核，在晶核表面生长Rh原子，形成内核是Ni、外层是Rh的组装式结构。

3.如权利要求1和2所述的一种适用于烧结烟气的低温抗硫去除一氧化碳的催化剂的制备方法，其

4.如权利要求3所述的的制备方法，其特征在于，所述助剂Ni含量在0～1wt.％，活性组分Rh含量为0.5～2wt.％。所述焙烧过程为：温度升至220℃保温2h，以10℃/min的速率升温至350～400℃，保温3h，然后自然冷却至室温。

...

【技术特征摘要】

1.一种适用于烧结烟气的低温抗硫去除一氧化碳的催化剂，其特征在于：①主要活性结构为组装式的rh颗粒催化剂，其表现为导体性质的金属态，d能带中有大量的离域电子填充，并且d能带在能级上跨越费米能级，可以实现快速化学反应过程中的电子转移，促进co和o2在低温下的快速反应，实现低温下的烟气净化。②通过组装式的合成，助剂ni晶核可以作为rh的成核位点，进行分散生长，形成2nm左右的纳米颗粒。ni在颗粒内层，充当电子缓冲池的角色，为外层的rh参与化学反应提供电子或接受电子，从而实现氧化还原反应的快速进行。③独特的几何结构和电子结构，进一步抑制了so2中毒，并且降低了h2o的吸附能力，提高了催化剂低温下的抗水抗硫性能。

2.如权利要求1所述的一种适用于烧结烟气的低温...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐幸福，许东润，谢轲，
申请(专利权)人：上海复翼环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人