[發(fā)明專利]催化劑及其制備方法、脫除氮氧化物的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710361563.7
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107029704A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楚英豪;陳芊;尹華強(qiáng);羅德明;岑望來;郭家秀
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 孫海杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑領(lǐng)域，具體而言，涉及一種催化劑及其制備方法、脫除氮氧化物的方法。

背景技術(shù)

氮氧化物是是氮和氧的多種化合物的總稱，其有多種存在形式，如一氧化二氮(N₂O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、三氧化二氮(N₂O₃)、四氧化二氮(N₂O₄)和五氧化二氮(N₂O₅)等，其中NO占90％以上。NOx的排放會給人類生產(chǎn)、活動和自然環(huán)境帶來嚴(yán)重的危害，包括對人體的致毒作用、形成酸雨或酸霧、對植物的損害作用、與碳?xì)浠衔镄纬晒饣瘜W(xué)煙霧、破壞臭氧層等。國家“十三五”規(guī)劃綱要明確了主要污染物減排約束性指標(biāo)，為完成國家“十三五”約束性指標(biāo)，嚴(yán)格控制NOx的排放，積極研究開發(fā)脫硝技術(shù)及高效的脫硝催化劑顯得至關(guān)重要。

煙氣脫硝技術(shù)主要是對已經(jīng)生成的氮氧化物的廢氣進(jìn)行治理，其工藝可以分為干法和濕法。干法脫硝包括：選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、碳質(zhì)固體還原法、吸附法、等離子法、光催化還原法等；濕法脫硝包括：液體吸收法(水吸收、酸吸收、堿吸收)、聯(lián)合吸收法(吸收氧化、吸收還原、絡(luò)和吸收、)、微生物凈化法等。其中，選擇性催化還原技術(shù)(SCR技術(shù))是目前國際上應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。選擇性催化還原技術(shù)采用NH₃、CH₄、CO、H₂等氣體作為還原劑將NOx還原成N₂，而其中尤以NH₃為還原劑的技術(shù)應(yīng)用效果佳、最為廣泛。

但是，現(xiàn)有選擇性催化還原技術(shù)中所采用的催化劑的工作溫度均相對較高，且多在300℃以上，且催化活性低，其應(yīng)用難度相對較大。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的第一方面，提供了一種催化劑，其具有較好的催化活性，尤其是低溫催化活性，且可促進(jìn)選擇性催化還原反應(yīng)的進(jìn)行，降低選擇性催化還原反應(yīng)的反應(yīng)溫度。

在本發(fā)明的第二方面，提供了一種上述催化劑的制備方法。其制備過程簡單、產(chǎn)率高。

在本發(fā)明的第三方面，提供了一種利用上述催化劑脫除氮氧化合物的方法，其具有脫除效率高、工藝成本低等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種催化劑，其包括由復(fù)合材料經(jīng)過渡金屬摻雜改性得到的改性材料，復(fù)合材料包括復(fù)合的二氧化鈦和氧化石墨烯，過渡金屬包括Mn、Fe、V、Cu、Cr、Co中的任一種或多種。

前述催化劑的制備方法，包括：通過溶膠凝膠法制備含有復(fù)合的二氧化鈦和氧化石墨烯的復(fù)合材料，對復(fù)合材料依次進(jìn)行烘干和焙燒；將經(jīng)過進(jìn)行烘干和焙燒后的復(fù)合材料浸漬于含有過渡金屬的浸漬液中，浸漬后依次進(jìn)行烘干和焙燒。

一種脫除氮氧化物的方法，其包括含有待脫除氮氧化物的氣體與上述的催化劑接觸，使氮氧化物被還原。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果：本發(fā)明實(shí)施例提供的催化劑符合了功能性材料二氧化鈦和氧化石墨烯，并且進(jìn)一步結(jié)合過渡金屬。其中，過渡金屬具有優(yōu)越的低溫活性，在低溫度條件下具有優(yōu)異的氧化還原能力。作為載體的二氧化鈦良好的熱穩(wěn)定性，優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和高抗硫性，并且通過負(fù)載過渡金屬改善二氧化鈦比表面積，從而提供更多的反應(yīng)活性位點(diǎn)以及與氣體的接觸面積。具有良好吸附活性的氧化石墨烯可以促進(jìn)SCR反應(yīng)的進(jìn)行，并且其表面的基團(tuán)特性使其更易于進(jìn)行分散和負(fù)載于二氧化鈦，也更易與過渡金屬鍵合。氧化石墨烯與二氧化鈦優(yōu)勢互補(bǔ)，并且結(jié)合過渡金屬的特性，從而有利于改善和提高低溫SCR活性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明試驗(yàn)例1中提供的具有不同錳含量的催化劑的氮氧化物去除率圖；

圖2為本發(fā)明試驗(yàn)例2中提供的具有不同氧化石墨烯含量的催化劑的氮氧化物去除率圖；

圖3為本發(fā)明試驗(yàn)例3中提供的催化劑對不同空速的煙氣的氮氧化物去除率圖；

圖4為本發(fā)明試驗(yàn)例4中提供的催化劑對具有不同氧含量的煙氣的氮氧化物去除率圖；

圖5為本發(fā)明試驗(yàn)例5中提供的催化劑對具有不同氨氮比的煙氣的氮氧化物去除率圖。

具體實(shí)施方式