[發明專利]一種基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201911393908.2
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111203205B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 王光應;梁燕;趙羽;崔鵬
• 申請（專利權）人: 安徽元琛環保科技股份有限公司;合肥工業大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J37/08;B01J35/10;B01J37/02;B01J23/34;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

1.一種用于低溫脫硝的基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑的制備方法，其特征在于：所述的催化劑是以ZIF-8為前驅體，浸漬稀土金屬鹽，獲得浸漬了稀土金屬的ZIF-8材料，經惰性氣氛下高溫煅燒獲得稀土氧化物修飾的納米多孔碳，將γ-Al2O3與稀土氧化物修飾的納米多孔碳研磨混合均勻，得到復合載體，最后將錳氧化物浸漬在復合載體上獲得目標催化劑；所述稀土金屬鹽選自鑭離子無機鹽或鈰離子無機鹽中的一種或兩者的混合物。

2.根據權利要求1所述用于低溫脫硝的的基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑的制備方法，其特征在于：所述基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑的制備方法包括以下步驟：

(1)ZIF-8的制備：將摩爾比為1:4-1:12的Zn(NO3)2·6H2O和2-甲基咪唑溶解于500-1000mL的無水甲醇中，然后加入5-20wt％的氨水，于室溫下攪拌反應，將反應獲得的混合液用甲醇清洗3-5次，于60-80℃下真空烘干6-12h，得到粉體ZIF-8；

(2)將步驟(1)中獲得的ZIF-8粉末分散于極性溶劑中，然后加入等摩爾量的鑭和鈰無機鹽，于20KHz超聲溶解0.5-1h后，室溫下靜置6-12h，60-80℃下旋轉蒸干，得到浸漬了稀土金屬鹽的ZIF-8材料，記為La-Ce/ZIF-8；

(3)將步驟(2)得到的La-Ce/ZIF-8粉末樣品置于管式爐中，在氬氣氣氛下煅燒1-3h，煅燒溫度為600-1000℃，升溫速率1-5℃/min，自然冷卻后，得到稀土氧化物修飾的納米多孔碳，記為LaCeOx/NPC；

(4)將步驟(3)得到的LaCeOx/NPC與γ-Al2O3進行混合研磨，充分混合后，得到復合載體，記為LaCeOx/NPC-Al2O3；

(5)采用初濕浸漬法將Mn(CH3COO)2·4H2O溶液浸漬于LaCeOx/NPC-Al2O3復合載體上，80-120℃烘干，300-450℃下煅燒1-3h，得到目標催化劑，記為MnOx-LaCeOx/NPC-Al2O3。

3.根據權利要求2所述用于低溫脫硝的基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中ZIF-8粉末與極性溶劑的質量比為1:30-35。

4.根據權利要求2所述用于低溫脫硝的基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中的極性溶劑包括甲醇、乙醇中的一種或兩者的混合溶液。

5.根據權利要求2所述用于低溫脫硝的基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中鑭和鈰無機鹽的質量為混合液總質量的0.015-0.02倍。

6.根據權利要求2所述用于低溫脫硝的基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中鑭離子無機鹽包括La(NO3)3·6H2O或LaCl3；所述鈰離子無機鹽包括Ce(NO3)3·6H2O或Ce(SO4)2。

7.根據權利要求2所述用于低溫脫硝的基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中LaCeOx/NPC與γ-Al2O3的質量比為1:5-1:20。

8.根據權利要求2所述用于低溫脫硝的基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(5)中Mn(CH3COO)2·4H2O與LaCeOx/NPC-Al2O3復合載體的質量比為1-3:20。

9.如權利要求1所述制備方法制得用于低溫脫硝的基于稀土摻雜ZIF-8納米多孔碳催化劑在低溫脫硝催化反應中的應用。