[發(fā)明專利]一種用于甲烷選擇性催化還原NOx的固體酸催化劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110276061.7
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN102430415A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志剛;劉洋;盧冠忠;郭耘;詹望成;郭楊龍;王筠松
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/053
• 分類號(hào): B01J27/053;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)催化、環(huán)境污染控制技術(shù)、氣體凈化、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。介紹了一種用于在富氧條件下，甲烷選擇性催化還原NOx的Pd/SO₄^2--Al₂O₃固體酸催化劑及其制備方法。

技術(shù)背景

氮氧化物(NOx)包含有N₂O、NO、NO₂、N₂O₂、N₂O₃、N₂O₄和N₂O₅等，其中對大氣產(chǎn)生污染的主要是NO和NO₂，大氣中95％以上的NOx為NO，NO₂只占很少量，煙道氣中90％以上的NOx也是NO。大氣中的NO。主要來源有：化石燃料的燃燒、超音速飛機(jī)、生物體燃燒、閃電過程、平流層光化學(xué)過程、NH₃在大氣中的氧化、土壤以及海洋中的NO₂光解。其中，煤、天然氣、石油等化石燃料的燃燒(其中車輛發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃燒過程產(chǎn)生的NOx各占一半)約占NOx排放總量的90％，NO對人有致癌作用，它與血液中血紅蛋白親和力較強(qiáng)，從而使血液輸氧能力下降；NOx還能引起中樞神經(jīng)麻痹和痙攣。高濃度急性中毒時(shí)，將迅速導(dǎo)致肺部充血和水腫，甚至窒息死亡。NO₂嚴(yán)重刺激呼吸系統(tǒng)，使血液中血紅蛋白硝化，同時(shí)對人體的心、肝、腎、造血組織都有損害；NOx也是形成酸雨的前驅(qū)體之一，對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、建筑和人民生活都會(huì)帶來極大的危害。NOx和汽車尾氣中的非飽和烴等污染物在一定的氣象條件下、強(qiáng)烈的紫外線照射后，產(chǎn)生一種復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧，毒性更強(qiáng)。NOx還會(huì)造成地面的臭氧濃度過高，產(chǎn)生溫室效應(yīng)等。

以NH₃為還原劑的SCR技術(shù)得到了一定程度的工業(yè)應(yīng)用，但存在NH₃泄漏及腐蝕性等問題，研究者們不斷尋找其他的替代技術(shù)。由于CH₄是天然氣的主要組分，價(jià)廉易得，CH₄-SCR被認(rèn)為是最有潛力替代NH₃-SCR的技術(shù)。但由于CH₄分子非常穩(wěn)定，尋找性能優(yōu)良的CH₄-SCR催化劑是該技術(shù)的關(guān)鍵所在。

CN101554581報(bào)道了一種選擇性催化還原脫銷催化劑及制備方法，其組分為1～5％氧化鋯、0.5～3％銀元素、0.5～2％鈀元素以及90-98％氧化鋁。其特征在于制備的催化劑通過添加Zr和Ag兩種組分，提高了Pd的催化活性，促進(jìn)HC和NO反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)該催化劑具有良好的低溫活性。

CN101352645報(bào)道了一種煙氣催化氧化脫硝工藝，采用以TiO₂或ZrO₂-TiO₂為載體，Co為活性成分的催化劑，利用煙氣中本身含有的氧氣，將一氧化氮氧化成易于溶于水的二氧化氮后，利用堿液吸收，將氮氧化物脫除。本發(fā)明工藝脫硝效率高，成本低，在控制氧化后煙氣中二氧化氮的含量后，可以選擇性的回收脫硝副產(chǎn)物中的亞硝酸鹽，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的資源化。

CN00110575報(bào)道了一種微波放點(diǎn)催化還原拖出氮氧化合物的方法，其特征在于：以CH₄為還原劑；以硅鋁比小于38的HZSM-5分子篩或其上但在鐵為催化劑，鐵的重量百分含量為1-20％；用低功微波在催化劑床層中放點(diǎn)，微波輸入功率為30-80W，將NOx直接轉(zhuǎn)化為N₂。該發(fā)明可在大量氧氣及低功率微波條件下，大大提高催化劑的活性，最高活性可達(dá)44％。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于NOx選擇性催化還原的Pd/SO₄^2--Al₂O₃催化劑，在CH₄為還原劑的條件下，制備的催化劑對NOx和CH₄均具有良好的反應(yīng)活性。

NO₂機(jī)理是目前公認(rèn)的甲烷選擇還原NO的反應(yīng)機(jī)理。整個(gè)反應(yīng)過程如下：

NO+O₂→NO₂??????????????????[1]

NO₂(ads)+CH₄→【X】+H₂O????[2]