[發(fā)明專利]具有三維分級(jí)結(jié)構(gòu)的鎳泡沫基整體式脫硝催化劑的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310579016.8
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN103586047A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張登松;施利毅;蔡思翔;黃壘;李紅蕊;張劍平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/889
• 分類號(hào): B01J23/889;B01J35/02
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬催化劑制備領(lǐng)域，涉及一種具有三維分級(jí)結(jié)構(gòu)的鎳泡沫基整體式催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

氮氧化物（NO_x）可以導(dǎo)致酸雨，臭氧層空洞，全球氣候變暖，光化學(xué)煙霧等嚴(yán)重環(huán)境問題。在大氣污染控制日趨嚴(yán)格的今天，現(xiàn)有脫硝技術(shù)難以滿足新的排放要求，開展煙氣脫硝研究在我國顯得尤為重要。近年來，氨氣選擇性還原（NH₃-SCR）被廣泛應(yīng)用于各類移動(dòng)源和固定源產(chǎn)出的氮氧化物的脫除，其中，V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑為目前應(yīng)用最多最廣的NO_x脫除催化劑。但該類催化劑存在著活性窗口溫度較高，易發(fā)生SO₂→SO₃氧化，對環(huán)境毒性較大等缺點(diǎn)。因此，對綠色環(huán)保的新型低溫催化劑的研發(fā)工作刻不容緩。

目前，對氮氧化物氨氣選擇性還原催化劑的研究熱點(diǎn)主要集中在MnO_x、FeO_x、CeO_x、CoO_x等變價(jià)金屬氧化物上，該類催化劑因內(nèi)部存在的高價(jià)態(tài)金屬氧化物具有強(qiáng)還原性，有利于催化脫硝反應(yīng)的進(jìn)行。然而，在實(shí)際的應(yīng)用中，由于顆粒狀結(jié)構(gòu)的催化劑流體阻力大、易被尾氣粉塵堵塞，致使壓降增大，使得操作不能連續(xù)運(yùn)行，所以這些催化材料必須被負(fù)載在已經(jīng)過成型加工的載體上，即整體式催化劑。中國專利CN101444727A公布了一種以二氧化鈦，膨潤土和海泡石作為載體，WO₃、MoO₃、V₂O₅、CeO₂、Nb₂O₅作為活性組分，經(jīng)過浸漬負(fù)載，擠出成型和控溫煅燒后合成整體式蜂窩催化劑的方法。中國專利CN101234346A則提及了一種以鈦基陶瓷作為第一載體，鈦鋯復(fù)合金屬氧化物作為第二載體的催化劑的制備方法，其中活性組分的負(fù)載主要由涂覆法完成。上述負(fù)載方法及催化劑主要存在機(jī)械強(qiáng)度低、導(dǎo)熱性能差、制備過程繁瑣、粘結(jié)劑導(dǎo)致二次污染、活性組分分布不均勻和易高溫?zé)Y(jié)等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以鎳泡沫作為基底，表面具有三維分級(jí)結(jié)構(gòu)的整體式脫硝催化劑的制備方法，屬納米材料制備工藝和環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。催化劑的載體為三維通透的金屬載體，具有很好的傳質(zhì)和傳熱能力。該脫硝催化劑是通過水熱法直接在金屬絲網(wǎng)上原位生長多元復(fù)合金屬氫氧化物，經(jīng)過高溫煅燒得到多元復(fù)合金屬氧化物。因此，其與載體具有良好的結(jié)合力及熱穩(wěn)定性，不會(huì)在高溫條件下團(tuán)聚或脫落，且可以通過改變反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)表面活性物種形貌，結(jié)構(gòu)及成分的控制。同時(shí)，該方法還是一種成本相對低廉，簡單易行的催化劑制備方法。

本發(fā)明涉及一種上述催化劑的制備方法，包括以下步驟：?

A．鎳泡沫的預(yù)處理：裁取1×5?cm的鎳泡沫卷成卷狀，分別由乙醇和1?mmol/L的稀鹽酸洗滌15?min，隨后由去離子水沖洗，在60?^oC下干燥3?h后，備用；

B：催化劑的制備：將處理好的鎳泡沫放入濃度為0.05~0.25?mol/L錳鹽，0.15~0.75?mol/L?氯化銨的去離子水溶液中充分浸沒1?h后，以體積百分?jǐn)?shù)60~80%的反應(yīng)釜填充率轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，在不銹鋼外殼保護(hù)下，于120~210?^oC?條件下反應(yīng)6~24?h，即可在鎳泡沫表面生成鎳-錳二元復(fù)合層狀雙氫氧化物（LDH）薄膜。待自然冷卻后將產(chǎn)物去離子水洗滌，60?^oC下干燥3?h后在管式爐中以2?^oC/min的速率升溫至400~700?^oC，保溫3~7?h，隨爐冷卻后可以得到所述的具有三維分級(jí)結(jié)構(gòu)的整體式脫硝催化劑。

上述錳鹽的加入量與所獲得催化劑表面的活性組分覆蓋情況及有關(guān)，采用超出上述范圍內(nèi)的加入量可能會(huì)導(dǎo)致催化劑表面覆蓋的活性組分過少或團(tuán)聚，影響催化劑的催化活性。