一種低濃度一氧化氮常溫消除鐵鈰錳催化劑的制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低濃度一氧化氮常溫消除鐵鈰錳催化劑的制備，適用于環(huán)境污染物NO的常溫催化氧化，在環(huán)境凈化領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著隧道建設(shè)水平的不斷提高和汽車保有量日益增加，隧道運(yùn)營環(huán)境中有害氣體造成的空氣污染成為突出的問題。由于在隧道中空氣流動(dòng)較差，再加上機(jī)動(dòng)車?yán)鋯?dòng)或頻繁啟動(dòng)，造成所排放的污染物不斷累積，以致如顆粒物、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)和碳?xì)浠衔?HC)等污染物含量遠(yuǎn)超國家二級空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。氮氧化物(NOx)為其中一種污染物，主要包括一氧化氮(NO，90%)和二氧化氮(N02，10%)，NO對血紅蛋白的親和力非常強(qiáng)，是氧的數(shù)十萬倍，一旦NO進(jìn)入血液中，就會與血紅蛋白牢牢地結(jié)合在一起，使人體缺氧，生命安全受到極大的危害。因此，本文中廢氣的凈化研宄主要針對一氧化氮的常溫消除。
[0003]通過專利和學(xué)術(shù)文獻(xiàn)檢索，目前Ce-Mn和Fe-Ce-Mn復(fù)合氧化物主要通過共沉淀法、溶膠凝膠法等傳統(tǒng)的方法合成，所得比表面較低，孔徑較小。有文獻(xiàn)公開了介孔錳基復(fù)合金屬氧化物及其制備方法和用途，用草酸共沉淀過渡金屬(如Fe、Co、Ni和Zn)和Mn源制備一系列的催化劑用于一氧化氮的消除，其比表面積較大，消除率可達(dá)100%，但是在最高消除率下只能保持約2 ho

【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催化劑存在的缺陷，如催化劑比表面積低，孔徑較小，致使一氧化氮的消除率低，可維持時(shí)間短，提供了一種可提高低濃度氮氧化物常溫消除催化劑的制備方法，該催化劑具有較大的比表面積和平均孔徑的特點(diǎn)，并且制備工藝簡便，成本較低。
[0005]一種低濃度一氧化氮常溫消除鐵鈰錳催化劑的制備，其特征在于，包括如下步驟:
將一定量的鐵鹽，2.17克鈰鹽和4.95克錳鹽溶于40毫升水中，常溫?cái)嚢璨⒌渭?5毫升一定濃度的草酸溶液，使溶液沉淀，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)，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(shí)，然后放入馬弗爐中300°C焙燒3小時(shí)，制得鐵鈰錳復(fù)合氧化物，其比表面積為87-141 m2/g，平均孔徑為4.8-7.0 nm。
[0006]所述的鈰鹽為硝酸鈰，硫酸鈰中的一種，所述的錳鹽為硝酸錳，氯化錳中的一種，所述的鐵鹽為硫酸亞鐵，氯化亞鐵中的一種。
[0007]所述的鐵鹽與鈰鹽的摩爾比為0.3:1-5.6:1，所述的鐵鹽溶液濃度為0.04-0.7mol/L0
[0008]所述的草酸溶液濃度為2.61-4.64 mol/Lo
[0009]所述的鐵鐘猛催化劑用于一氧化氮催化氧化反應(yīng)，應(yīng)用時(shí)反應(yīng)氣氛為5-50 ppm一氧化氮，其余為空氣。
[0010]反應(yīng)活性評價(jià):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)0
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1-7中所制備的催化劑對NO催化氧化反應(yīng)活性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]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。
[0013]實(shí)施例1:
稱取0.42 g硫酸亞鐵，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15 mL 2.61 mo I/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時(shí)，然后在馬弗爐中300°C焙燒3小時(shí)，得到鐵鈰錳復(fù)合氧化物Fe0.3CelMn5，其比表面積為87 !112/^，孔徑為7.0 nm。
[0014]稱取0.200 g Fe0.3CelMn5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.IT1，NO最高消除率約為100%，3.7 h內(nèi)消除率保持不變。
[0015]實(shí)施例2:
稱取0.83 g硫酸亞鐵，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15 mL 2.72 mo I/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時(shí)，然后在馬弗爐中300°C焙燒3小時(shí)，得到鐵鈰錳復(fù)合氧化物Fe0.6CelMn5，其比表面積為91 !112/^，孔徑為6.8 nm。
[0016]稱取0.200 g Fe0.6CelMn5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.IT1，NO最高消除率約為100%，4.0 h內(nèi)消除率保持不變。
[0017]實(shí)施例3:
稱取1.25 g硫酸亞鐵，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15 mL 2.84 mo I/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時(shí)，然后在馬弗爐中300°C焙燒3小時(shí)，得到鐵鈰錳復(fù)合氧化物Fe0.9CelMn5，其比表面積為96m2/g，孔徑為6.4 nm。
[0018]稱取0.200 g Fe0.9CelMn5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.IT1，NO最高消除率約為100%，6.1 h內(nèi)消除率保持不變。
[0019]實(shí)施例4:
稱取1.67 g硫酸亞鐵，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15 mL 2.95 mo I/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時(shí)，然后在馬弗爐中300°C焙燒3小時(shí)，得到鐵鈰錳復(fù)合氧化物Fel.2CelMn5，其比表面積為101 m2/g，孔徑為6.1 nm。
[0020]稱取0.200 g Fel.2CelMn5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.IT1，NO最高消除率約為100%，6.9 h內(nèi)消除率保持不變。
[0021]實(shí)施例5:
稱取1.94 g硫酸亞鐵，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15 mL 3.02 mo I/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時(shí)，然后在馬弗爐中300°C焙燒3小時(shí)，得到鐵鈰錳復(fù)合氧化物Fel.4CelMn5，其比表面積為106 m2/g，孔徑為5.9 nm。
[0022]稱取0.200 g Fel.4CelMn5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.IT1，NO最高消除率約為100%，3.8 h內(nèi)消除率保持不變。
[0023]實(shí)施例6:
稱取3.89 g硫酸亞鐵，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15 mL 3.56 mo I/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時(shí)，然后在馬弗爐中300°C焙燒3小時(shí)，得到鐵鈰錳復(fù)合氧化物Fe2.8CelMn5，其比表面積為117 m2/g，孔徑為5.4 nm。
[0024]稱取0.200 g Fe2.8.3CelMn5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 ，NO最高消除率約為100%，2.8 h內(nèi)消除率保持不變。
[0025]實(shí)施例7:
稱取7.78 g硫酸亞鐵，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15 mL 4.64 mo I/L的草酸水溶液，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)后過濾洗滌，70°C烘箱中干燥12小時(shí)，然后在馬弗爐中300°C焙燒3小時(shí)，得到鐵鈰錳復(fù)合氧化物Fe5.6CelMn5，其比表面積為141 !112/^，孔徑為4.8 nm。
[0026]稱取0.200 g Fe5.6CelMn5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.IT1，NO最高消除率約為100%，1.4 h內(nèi)消除率保持不變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低濃度一氧化氮常溫消除鐵鈰錳催化劑的制備，其特征在于，包括如下步驟: 將一定量的鐵鹽，2.17克鈰鹽和4.95克錳鹽溶于40毫升水中，常溫?cái)嚢璨⒌渭?5毫升一定濃度的草酸溶液，使溶液沉淀，繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)，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(shí)，然后放入馬弗爐中300°C焙燒3小時(shí)，制得鐵鈰錳復(fù)合氧化物，其比表面積為87-141 m2/g，平均孔徑為4.8-7.0 nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度一氧化氮常溫消除鐵鈰錳催化劑的制備，其特征在于，所述的鈰鹽為硝酸鈰，硫酸鈰中的一種，所述的錳鹽為硝酸錳，氯化錳中的一種，所述的鐵鹽為硫酸亞鐵，氯化亞鐵中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度一氧化氮常溫消除鐵鈰錳催化劑的制備，其特征在于，所述的鐵鹽與鈰鹽的摩爾比為0.3:1-5.6:1，所述的鐵鹽溶液濃度為0.04-0.7 mol/L0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度一氧化氮常溫消除鐵鈰錳催化劑的制備，其特征在于，所述的草酸溶液濃度為2.61-4.64 mol/Lo
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低濃度一氧化氮常溫消除鐵鈰錳催化劑的制備，該催化劑是用草酸共沉淀鐵鹽、鈰鹽和錳鹽合成，其比表面積為87-141m2/g，平均孔徑為4.8-7.0nm?？捎糜诘蜐舛纫谎趸某卮呋趸?，具有較高的一氧化氮消除性能。在一氧化氮濃度為≤10ppm時(shí)，該催化劑對一氧化氮的消除率約可達(dá)100%，并在此消除率下保持較長的壽命。本發(fā)明具有制備工藝簡單，成本低等特點(diǎn)。
【IPC分類】B01J23-889, B01D53-56, B01D53-86
【公開號】CN104801314
【申請?zhí)枴緾N201510195421
【發(fā)明人】何丹農(nóng), 楊玲, 高振源, 金彩虹
【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
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月22日