本发明属于催化剂领域,具体涉及一种氮氧化物还原催化剂及其制备方法与应用。
背景技术:
1、烟气中含有的氮氧化物(nox)包括no、no2、n2o等,是形成酸雨的主要物质,也是形成区域pm2.5和雾霾的主要因素。氮氧化物对生态环境和经济持续发展带来严重威胁,因此氮氧化物污染物的持续减排刻不容缓。选择性催化还原法(scr)因结构简单、催化效率高等优点得到普遍应用。但目前常用的钒系氮氧化物还原催化剂存在氮氧化物还原反应温度高、钒易流失以及易造成二次污染等缺点;同时,非钒系的中低温氮氧化物还原催化剂因抗硫性能较差,导致在实际应用中受限。
2、非电力行业的烟气温度通常低于300℃,其中已经完成脱硫和除尘的窑炉工况烟气温度甚至低于200℃,而绝大多数的氮氧化物还原催化剂在低温(<180℃)工况下存在氮氧化物还原效率较低和抗硫稳定性差的缺点。
3、因此研究氮氧化物还原催化剂具有实际应用价值和环境保护意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足,本发明提供一种耐硫型超低温氮氧化物还原催化剂。研究发现,通过提高载体孔径、构建催化剂特殊表面酸结构以及将二氧化锡(sno2)氧化物引入催化剂中充当活性组分,可有效提高催化剂的在超低温环境下的催化效率并可在长期运行过程中保持稳定性。
2、一方面,本发明涉及一种氮氧化物还原催化剂的制备方法,其包括:将大孔tio2加入去离子水中,加入四氯化锡和硫酸亚铁,得到第一悬浮液;
3、将氨水加入所述第一悬浮液中,调节ph值后过滤干燥,进行焙烧处理制得所述氮氧化物还原催化剂。
4、进一步地,本发明提供的氮氧化物还原催化剂的制备方法中,所述大孔tio2的制备方法包括:将tioso4加入去离子水,滴加硝酸溶液,加入聚苯乙烯微球,搅拌均匀后加入氨水,调节ph得到第二悬浮液;
5、将所述第二悬浮液过滤干燥后,置于氮气气氛中进行焙烧处理。
6、进一步地,本发明提供的氮氧化物还原催化剂的制备方法中,所述第一悬浮液调节ph的范围为8~9。
7、进一步地,本发明提供的氮氧化物还原催化剂的制备方法中,所述调节ph得到第二悬浮液中,ph的范围为6~7。
8、进一步地,本发明提供的氮氧化物还原催化剂的制备方法中,所述干燥的条件为120℃,18h。
9、进一步地,本发明提供的氮氧化物还原催化剂的制备方法中,所述焙烧处理中,焙烧处理是在氮气气氛中以6℃/min的升温速率升温至450℃后保温6h。
10、进一步地,本发明提供的氮氧化物还原催化剂的制备方法中,所述大孔tio2、四氯化锡和硫酸亚铁的添加比例为:每15g大孔tio2中加入0.69~2.09g的sncl4·5h2o与0.6~1.2g的feso4。
11、另一方面,本发明涉及一种氮氧化物还原催化剂,其采用上述的氮氧化物还原催化剂的制备方法制得。
12、另一方面,本发明涉及上述氮氧化物还原催化剂的制备方法在提升还原氮氧化物催化效率中的应用。
13、与现有技术相比,本发明提供的技术方案具备以下有益效果或优点:
14、(1)本发明催化剂以大孔tio2为载体,限制超低温氮氧化物还原应用的首要因素是吸附物种在超低温条件下,硫会和氨反应生成硫酸氢铵,硫酸氢铵吸附在催化剂表面,从而造成催化剂的失活。本发明通过对在载体的定向合成,提高了载体的孔径,减少了硫酸氢铵的毛细管凝聚现象,同时通过构建催化剂特殊的表面酸结构,减少了硫酸氢铵的生成,抑制了硫酸氢铵在催化剂孔道的沉积,提高了催化剂在超低温工况下的抗硫稳定性。
15、(2)本发明催化剂以负载在tio2上的金属feso4-sno2体系为活性组分,将sno2氧化物引入到催化剂中充当活性组分,该氧化物具有活泼的表面氧,可以很好的活化吸附的氨分子,显著提高催化剂在超低温工况条件下的活性。feso4-sno2体系特殊的结构和酸性位,使其相对于传统的钒氧化物氮氧化物还原催化剂在超低温氮氧化物还原工况具有显著的性能优势,可以满足超低温工业烟气处理的需求。
16、(3)本发明的原料成本低于传统的钒钛催化剂。
17、(4)现有的超低温氮氧化物还原催化剂以锰系为主,活性组分容易硫酸化,本发明的氧化物活性成本在低温下不易硫酸化。本发明样品在长周期耐硫后,催化剂的的微观形貌未发现明显变化,这解释了该催化剂可在长期运行过程中保持稳定性的原因。
18、(5)本发明催化剂的制备和应用方法简单、无需对现有装置进行更改,有利于工业化的推广。
1.一种氮氧化物还原催化剂的制备方法,其特征在于,包括:将大孔tio2加入去离子水中,加入四氯化锡和硫酸亚铁,得到第一悬浮液;
2.根据权利要求1所述的氮氧化物还原催化剂的制备方法,其特征在于,所述大孔tio2的制备方法包括:将tioso4加入去离子水,滴加硝酸溶液,加入聚苯乙烯微球,搅拌均匀后加入氨水,调节ph得到第二悬浮液;
3.根据权利要求1所述的氮氧化物还原催化剂的制备方法,其特征在于,所述调节ph的范围为8~9。
4.根据权利要求2所述的氮氧化物还原催化剂的制备方法,其特征在于,所述调节ph的范围为6~7。
5.根据权利要求1所述的氮氧化物还原催化剂的制备方法,其特征在于,所述干燥的条件为120℃,18h。
6.根据权利要求1所述的氮氧化物还原催化剂的制备方法,其特征在于,所述焙烧处理中,焙烧处理是在氮气气氛中以6℃/min的升温速率升温至450℃后保温6h。
7.根据权利要求1所述的氮氧化物还原催化剂的制备方法,其特征在于,所述大孔tio2、四氯化锡和硫酸亚铁的添加比例为:每15g大孔tio2中加入0.69~2.09g的sncl4·5h2o与0.6~1.2g的feso4。
8.一种氮氧化物还原催化剂,其特征在于,采用权利要求1~7任一项所述的氮氧化物还原催化剂的制备方法制得。
9.权利要求1~7任一项所述的氮氧化物还原催化剂的制备方法在提升氮氧化物还原催化效率中的应用。