[發明專利]一種無釩基脫硝催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201711000622.4
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107899577A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 吳祥忠
• 申請（專利權）人: 當涂縣瑞龍果樹種植專業合作社
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，尤其涉及一種無釩基脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術

燃煤電廠煙氣中產生的氮氧化物對環境和人類健康造成了巨大威脅，高效脫除氮氧化物的任務刻不容緩。NH₃選擇性催化還原氮氧化物技術因其效率高、技術成熟可靠等特點成為應用最多和最為成熟的脫硝技術，該技術的核心是催化劑。目前，氧化物催化劑中的典型代表釩基催化劑在中溫范圍內有良好的脫硝效率和抗硫中毒性能，但是該催化劑存在低溫活性差、操作溫度窗口窄、原料成本高等缺陷，而且活性組分V₂O₅具有生物毒性，會嚴重危害人體健康。在生產過程中會產生污染，廢舊催化劑也不易處理。因此，開發新型、高效、穩定的無釩基催化劑成為脫硝領域的研究熱點。

磁性納米粒子作為近年來發展起來的一種新型材料，不但具有納米效應，即表面效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應和體積效應，還具有磁學性質，如超順磁性與高磁化率等特性。其應用已經從傳統的技術領域發展到高新技術領域，從單純的磁學范圍擴展到與磁學相關的交叉學科領域。這其中四氧化三鐵磁性納米粒子一方面因其具有能夠與生物活性物質反應的特殊功能團，可以作為生物活性物質的載體，另一方面又因其具有超順磁性，在外加磁場的作用下，能快速、簡單的分離，使其在廢水處理、廢氣處理、土壤修復、微波吸附等領域的研究日益活躍，并顯示出較好的應用前景。

由于納米粒子的尺寸非常小，具有很高的表面能，是一種熱力學不穩定體系，容易團聚成較大的顆粒，又由于溶液中納米粒子表面帶有許多化學鍵，會具有非?；顫姷幕瘜W性質，四氧化三鐵磁性納米粒子作為一種特殊的納米粒子，粒子間由于磁偶極子引力，極易團聚，在溶液中聚合成二次粒子，不易分散，因此相較于一般的納米粒子而言，四氧化三鐵磁性納米粒子的表面改性就非常的必要。

專利CN102527369A公開了一種活性炭負載稀土金屬氧化物還原脫硝催化劑，該催化劑以為脫硝催化劑載體，以稀土金屬鈰或鑭與鈰雙組分為催化劑活性組分，對氮氧化物進行還原，具有較高脫硝效率，但是該催化劑采用價格較高的稀土金屬作為催化劑活性成分，生產成本較高不利于大規模使用。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種無釩基脫硝催化劑及其制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種無釩基脫硝催化劑，通過以下方法制備：

（1）將鈦酸酯按固液比1：15-20g/mL溶于無水乙醇中，再向其中加入鈦酸酯1-1.5倍質量的冰醋酸，攪拌30-40分鐘后升溫至40-42℃保持10-15分鐘，所得產物烘干并置于550-600℃煅燒20-40分鐘，得二氧化鈦粉體備用；

（2）將蒙脫石與水配成漿液，并加入碳酸鈉充分攪拌20-30分鐘，之后靜置3-4小時，取上部礦漿脫水干燥，磨細過40-50目篩備用；

（3）將氯化鐵按固液比1：（28-32）g/mL溶于乙二醇中，不斷攪拌至溶解均勻，再向其中加入無水乙酸鈉和聚乙二醇，其中氯化鐵、無水乙酸鈉、聚乙二醇的質量比為1：（2.5-2.7）：（0.7-0.8），升溫至50-55℃，不斷攪拌至形成均勻混合液，超聲分散均勻后送入反應釜中，升溫至200-220℃，反應5-6小時后取出冷卻至室溫，并用乙醇和清水交替清洗除去雜質，將所得固體干燥，得到超順磁性四氧化三鐵納米粒子；

（4）將步驟3所得四氧化三鐵納米粒子均勻分散在20-25%乙醇溶液中，再向其中加入殼聚糖和檸檬酸，將混合液轉入攪拌器中，連接氮氣保護，升溫至35-40℃并以800-1000轉/分攪拌30-40分鐘，攪拌完畢后將所得產物用乙醇和清水交替清洗，直至pH為7，再送入干燥箱中進行烘干，研磨后得到殼聚糖-檸檬酸復合表面改性磁性四氧化三鐵納米粒子備用；

（5）將二氧化鈦粉體、步驟2所得粉末、步驟4所得納米粒子以及正硅酸乙酯按質量比（1-3）：（24-25）：（3-4）：（0.5-1）混合后加入水中，震蕩攪拌20-30分鐘后過濾干燥，升溫至350-380℃，保持20-30分鐘后冷卻，記得本發明脫硝催化劑。

所述步驟2中漿液的礦漿濃度控制為12-15%，碳酸鈉加入量為漿液質量的4-5%。

所述步驟3中超聲條件為35-38kHz下超聲處理10-12分鐘。

所述步驟4中四氧化三鐵納米粒子、殼聚糖、檸檬酸的質量比為（5-6）：（1-1.2）：（2-2.5）。