一種低濃度一氧化氮消除催化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低濃度一氧化氮消除催化劑及制備方法和應(yīng)用，將稀土鹽和錳鹽溶于40毫升水中，常溫攪拌并滴加25毫升草酸溶液使溶液沉淀，繼續(xù)攪拌1.5小時，將得到的懸浮液進(jìn)行過濾洗滌后放入70℃烘箱中干燥12小時，然后放入馬弗爐中400℃焙燒3小時，制得稀土錳基復(fù)合氧化物。用于低濃度一氧化氮的催化氧化，具有非常高的一氧化氮消除率。在一氧化氮濃度為≤10ppm時，該催化劑對一氧化氮的消除率最高可達(dá)99%。本發(fā)明具有制備工藝簡單，成本低等特點(diǎn)。
【專利說明】一種低濃度一氧化氮消除催化劑及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低濃度一氧化氮消除催化劑的制備，適用于環(huán)境污染物N0的催化氧化，在環(huán)境凈化領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

【背景技術(shù)】
[0002]移動交通工具越來越多，隨之產(chǎn)生的廢氣已成為城市污染的主要來源之一。為了消除這些污染源，已投入了大量的研究，但是這些消除技術(shù)并不能完全把污染去除，依然存在很低濃度的廢氣，若把這些廢氣排放在半封閉的空間里，如地下停車場，隧道等，由于排風(fēng)系統(tǒng)的限制，并不能把這些污染物及時排放出去，經(jīng)過日積月累，污染物的濃度越來越大，造成空氣嚴(yán)重污染。氮氧化物為其中一種污染物，主要包括一氧化氮(90%)和二氧化氮(10%)，因此本文主要針對一氧化氮的消除做了一系列的研究。
[0003]中國發(fā)明專利公開了一系列純相氧化鉻催化劑，或以氧化鉻為載體擔(dān)載或摻雜不同金屬氧化物催化劑，或在載體上擔(dān)載氧化鉻催化劑的制備方法，用于一氧化氮的消除。雖然這些催化劑具有一定的活性，但是在制備氧化鉻的過程中，不可避免的會產(chǎn)生高價鉻的氧化物，屬于有毒有害物質(zhì)，會對人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害，這些催化劑的使用會造成環(huán)境的二次污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有低濃度氮氧化物治理技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種低濃度一氧化氮消除催化劑及制備方法和應(yīng)用。
[0005]一種低濃度一氧化氮消除催化劑的制備方法，其特征在于，該催化劑為稀土摻雜錳基復(fù)合氧化物，用于低濃度一氧化氮的消除，具體步驟如下:
將稀土鹽和錳鹽溶于40毫升水中，常溫攪拌并滴加25毫升草酸溶液使溶液沉淀，繼續(xù)攪拌1.5小時，將得到的懸浮液進(jìn)行過濾洗滌后放入70°C烘箱中干燥12小時，然后放入馬弗爐中400°C焙燒3小時，制得稀土錳基復(fù)合氧化物。
[0006]所述的稀土鹽為硝酸鑭，氯化鑭，硝酸鈰，硫酸鈰，硝酸釹，氯化釹中的一種或其組合，所述的錳鹽為硝酸錳，氯化錳中的一種或其組合。
[0007]所述的錳鹽與稀土鹽的比例為1?9，稀土鹽溶液濃度為0.07?0.4 mol/L，所述的錳鹽溶液濃度為0.4?0.7 mol/L,
所述的草酸溶液濃度為1.5?2.5 mol/L。
[0008]一種低濃度一氧化氮消除催化劑，根據(jù)上述任一所述方法制備得到。
[0009]一種低濃度一氧化氮消除催化劑用于一氧化氮催化氧化反應(yīng)，在常溫常壓下高效催化氧化一氧化氮。
[0010]反應(yīng)活性評價:將上述獲得的催化劑在25°C下通入反應(yīng)氣，進(jìn)行活性測試，總流量為 370 ?380 mL/min (STP)。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
[0012]實(shí)施例1:
稱取4.87 g硝酸鑭，2.97 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mo I/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70 °C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400 °C焙燒3小時，得到鑭錳復(fù)合氧化物L(fēng)alMnl。
[0013]稱取0.200 g LalMnl催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入10 ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g—1.h—1，NO的最高消除率為10%。
[0014]實(shí)施例2:
稱取2.44 g硝酸鑭，4.45 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到鑭錳復(fù)合氧化物L(fēng)alMn3。
[0015]稱取0.200 g LalMn3催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入1ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g_1.1Γ1，NO的最高消除率為62 %。
[0016]實(shí)施例3:
稱取1.62 g硝酸鑭，4.95 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70 °C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到鑭錳復(fù)合氧化物L(fēng)alMn5。
[0017]稱取0.200 g LalMn5催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入10 ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g—1.h—1，NO的最高消除率為99 %。
[0018]實(shí)施例4:
稱取1.22 g硝酸鑭，5.19 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到鑭錳復(fù)合氧化物L(fēng)alMn7。
[0019]稱取0.200 g LalMn7催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入10 ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g—1.h—1，NO的最高消除率為98 %。
[0020]實(shí)施例5:
稱取0.94 g硝酸鑭，5.34 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到鑭錳復(fù)合氧化物L(fēng)alMn9。
[0021]稱取0.200 g LalMn9催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入1ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g_1.1Γ1，NO的最高消除率為98 %。
[0022]實(shí)施例6: 稱取6.51 g硝酸鈰，2.97 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到鈰錳復(fù)合氧化物CelMnl。
[0023]稱取0.200 g CelMnl催化劑置于外徑為Φ6，內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入10 ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g—1.h—1，NO的最高消除率為9 %。
[0024]實(shí)施例7:
稱取3.26 g硝酸鈰，4.45 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到鈰錳復(fù)合氧化物CelMn3。
[0025]稱取0.200 g CelMn3催化劑置于外徑為Φ6，內(nèi)徑為Φ4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入10 ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g—1.h—1，NO的最高消除率為66 %。
[0026]實(shí)施例8:
稱取2.17 g硝酸鈰，4.95 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到鈰錳復(fù)合氧化物CelMn5。
[0027]稱取0.200 g CelMn5催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入10 ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g—1.h—1，NO的最高消除率為99 %。
[0028]實(shí)施例9:
稱取1.63 g硝酸鈰，5.19 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到鈰錳復(fù)合氧化物CelMn7。
[0029]稱取0.200 g CelMn7催化劑置于外徑為Φ6，內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入10 ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g—1.h—1，NO的最高消除率為99 %。
[0030]實(shí)施例10:
稱取1.30 g硝酸鈰，5.34 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到鈰錳復(fù)合氧化物CelMn9。
[0031]稱取0.200 g CelMn9催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入1ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g_1.1Γ1，NO的最高消除率為98 %。
[0032]實(shí)施例11:
稱取6.58 g硝酸釹，2.97 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到釹錳復(fù)合氧化物NdlMnl。
[0033]稱取0.200 g NdlMnl催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入1ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g_1.1Γ1，NO的最高消除率為6 %。
[0034]實(shí)施例12:
稱取3.29 g硝酸釹，4.45 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到釹錳復(fù)合氧化物NdlMn3。
[0035]稱取0.200 g NdlMn3催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入1ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g_1.1Γ1，NO的最高消除率為20 %。
[0036]實(shí)施例13:
稱取2.19 g硝酸釹，4.95 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到釹錳復(fù)合氧化物NdlMn5。
[0037]稱取0.200 g NdlMn5催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入1ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g_1.1Γ1，NO的最高消除率為58 %。
[0038]實(shí)施例14:
稱取1.64 g硝酸釹，5.19 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到釹錳復(fù)合氧化物NdlMn7。
[0039]稱取0.200 g NdlMn7催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入10 ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g—1.h—1，NO的最高消除率為99 %。
[0040]實(shí)施例15:
稱取1.32 g硝酸釹，5.34 g氯化錳溶于40 mL水中，在室溫下攪拌均勻，滴加25mLl.78 mol/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時，然后在馬弗爐中400°C焙燒3小時，得到釹錳復(fù)合氧化物NdlMn9。
[0041]稱取0.200 g NdlMn9催化劑置于外徑為Φ6,內(nèi)徑為Φ 4的U型反應(yīng)管中，然后放入25°C水浴中，通入10 ppm NO反應(yīng)氣，其余為空氣，空速為110000 mL.g—1.h—1，NO的最高消除率為99 %。
【權(quán)利要求】
1.一種低濃度一氧化氮消除催化劑的制備方法，其特征在于，該催化劑為稀土摻雜錳基復(fù)合氧化物，用于低濃度一氧化氮的消除，具體步驟如下: 將稀土鹽和錳鹽溶于40毫升水中，常溫攪拌并滴加25毫升草酸溶液使溶液沉淀，繼續(xù)攪拌1.5小時，將得到的懸浮液進(jìn)行過濾洗滌后放入70°C烘箱中干燥12小時，然后放入馬弗爐中400°C焙燒3小時，制得稀土錳基復(fù)合氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度一氧化氮消除催化劑的制備，其特征在于，所述的稀土鹽為硝酸鑭，氯化鑭，硝酸鈰，硫酸鈰，硝酸釹，氯化釹中的一種或其組合，所述的錳鹽為硝酸錳，氯化錳中的一種或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種低濃度一氧化氮消除催化劑的制備，其特征在于，所述的錳鹽與稀土鹽的比例為I?9，稀土鹽溶液濃度為0.07?0.4 mol/L，所述的錳鹽溶液濃度為0.4?0.7 mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度一氧化氮消除催化劑的制備，其特征在于，所述的草酸溶液濃度為1.5?2.5 mol/L。
5.一種低濃度一氧化氮消除催化劑，其特征在于，根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述方法制備得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種低濃度一氧化氮消除催化劑用于一氧化氮催化氧化反應(yīng)，在常溫常壓下高效催化氧化一氧化氮。
【文檔編號】B01J23/34GK104383916SQ201410616705
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】何丹農(nóng), 楊玲, 趙昆峰, 高振源, 蔡婷, 袁靜, 爨謙 申請人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司