/CNTs脫硝催化劑和制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室溫條件合成的三元Mn - Cu - FeOx/CNTs脫硝催化劑及其制備方法，屬于脫硝催化劑的制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]固定源中排放N0X(x=l, 2)是一種常見的大氣污染物，其能夠引起溫室效應(yīng)、酸雨、光化學(xué)污染和臭氧破壞等環(huán)境問題。基于N0X的上述危害，多數(shù)國(guó)家都為此制定了嚴(yán)格的N0X排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，用于控制固定源中NO x排放的研究也成為重點(diǎn)。其中，用氨氣催化還原N0X (NH3 - SCR)作為一種商業(yè)化的脫硝技術(shù)得到了一定應(yīng)用，其核心是V205 +W03(Mo03)/Ti0j^硝催化劑。
[0003]雖然V205 +W03 (Mo03) /1102脫硝催化劑已經(jīng)取得了商業(yè)化，但是其自身存在一些缺點(diǎn):如較高的活性窗口(300-400 ,，低溫活性不足(〈200 ,和釩-基催化劑有毒等。因此，現(xiàn)階段脫硝催化劑的研究重點(diǎn)是開發(fā)低溫(〈200 活性優(yōu)異和環(huán)境友好型的無(wú)毒催化劑。鑒于此，本發(fā)明提出了一種常溫常壓條件下合成了低溫活性優(yōu)異的y Mn - Cu - FeOx/CNTs催化劑的方法，其中y分別代表(Mn+Cu+Fe) /C摩爾比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脫硝催化劑及其制備方法；解決了現(xiàn)有脫硝催化劑低溫(〈200°C)活性不足、釩-基催化有毒、制備過程復(fù)雜和不綠色環(huán)保等問題。
[0005]—種三元Mn-Cu_FeOx/CNTs脫硝催化劑，所述的催化劑是在室溫下合成的，載體是多壁碳納米管(CNTs)，活性組份是Mn、Cu和Fe的氧化物；其中Mn、Cu和Fe的總摩爾量與C的摩爾比為3%~7%。
[0006]所述的活性組份中，Mn、Cu、Fe的摩爾比為=8:1:3。
[0007]所述的CNTs的管徑為40 - 60 nm。
[0008]—種制備如上所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脫硝催化劑的方法，包括如下步驟:
1)CNTs經(jīng)硝酸處理6h，得到官能團(tuán)化的CNTs ；
2)將一定量的Cu(N03) 2和Fe (NO 3) 3，配制成80ml水溶液；
3)將官能團(tuán)化的CNTs加入步驟2)的水溶液中，室溫下攪拌8h；
4)配制一定濃度的ΚΜη04溶液80ml，加入步驟3)的溶液中，室溫下攪拌8h，然后過濾，水洗，105°C烘干得到Mn-Cu-FeOx/CNTs催化劑。
[0009]步驟2)所述的硝酸銅和硝酸鐵水溶液的配制方法是:依據(jù)Mn+Cu+Fe/C=3%~7%和Mn:Cu:Fe=8:1:3摩爾比，計(jì)算出相應(yīng)的Cu_2和Fe (NO 3)3的量，并將它們?nèi)苡?0 ml去離子水中即可。
[0010]步驟4)的腸1104溶液的濃度的配制方法為:依據(jù)Mn+Cu+Fe/C=3~7%和Mn:Cu:Fe=8:1:3，計(jì)算出相應(yīng)的腸1104的量，并將它們?nèi)苡?0 ml去離子水中即可。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明提出了一種常溫常壓條件下合成低溫活性優(yōu)異的Mn - Cu - FeOx/CNTs催化劑的方法，制備方法簡(jiǎn)便，適于工業(yè)生產(chǎn)；所合成的催化劑低溫(< 200°C)活性優(yōu)異，對(duì)環(huán)境友好，解決了現(xiàn)有脫硝催化劑低溫(< 20(TC)活性不足、釩-基催化劑有毒、制備過程復(fù)雜和不綠色環(huán)保等問題。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明制備的催化劑的N0轉(zhuǎn)化率；
圖2-a，圖2-b，圖2-c，圖2-d，圖2_e，圖2_f是本發(fā)明制備的催化劑的XPS圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下是本發(fā)明專利的具體的實(shí)施方式，旨在使本專利的實(shí)施過程具體化。
[0014]實(shí)施例1
1)用硝酸(65~68wt%)對(duì)CNTs酸化6h，得到官能團(tuán)化的CNTs ；
2)按摩爾比:(Mn+Cu+Fe) /C=3% 和 Μη: Cu: Fe=8:1:3，將計(jì)算出的 Cu (N03) 2和 Fe (NO 3) 3配制成水溶液備用；
3)將0.3g官能團(tuán)化的CNTs加入步驟2)的水溶液中，室溫下攪拌8 h ；
4)將0.00625 mol/L的KMnOyK溶液加入步驟3)的溶液中，，攪拌反應(yīng)8 h，過濾，水洗，105°C烘干得 3% Mn-Cu-FeOx/CNTs 催化劑；
脫硝效率測(cè)試條件:[Ν0] = [ΝΗ3]= 420 ppm, [02]= 5%，N2作為平衡氣，空速為262500ml.g 1.h \0.16 g催化劑；測(cè)得的脫硝效率為35%-81.9%。
[0015]實(shí)施例2
1)用硝酸(65~68wt%)處理碳納米管6h，得到官能團(tuán)化的CNTs;
2)按摩爾比:Mn+Cu+Fe/C=5%，將Cu(N03) 2和Fe (NO 3) 3配制成水溶液備用；
3)將0.3g官能團(tuán)化的CNTs加入步驟2)的水溶液中，室溫下攪拌8 h ；
4)將0.0104 mol/L的KMnOjK溶液加入步驟3)的溶液中，，攪拌反應(yīng)8 h，過濾，水洗，105 °C 烘干得 5% Mn-Cu-Fe0x/CNTs 催化劑；
脫硝效率測(cè)試條件:[Ν0] = [ΝΗ3]= 420 ppm, [02]= 5%，N2作為平衡氣，空速為262500ml.g 1.h S0.16 g催化劑，測(cè)得的脫硝效率為43% - 87%。
[0016]實(shí)施例3
1)用硝酸(65~68wt%)處理碳納米管6h，得到官能團(tuán)化的CNTs;
2)按摩爾比:Mn+Cu+Fe/C=7%，將Cu(N03) 2和Fe (NO 3) 3配制成水溶液備用；
3)將0.3g官能團(tuán)化的CNTs加入步驟2)的水溶液中，室溫下攪拌8 h ；
4)將0.0146 mol/L的KMnOyK溶液加入步驟3)的溶液中，攪拌反應(yīng)8 h，過濾，水洗，105 °C 烘干得 7% Mn-Cu-Fe0x/CNTs 催化劑；
脫硝效率測(cè)試條件:[Ν0] = [ΝΗ3]= 420 ppm, [02]= 5%，N2作為平衡氣，空速為262500ml.g 1.h \0.16 g催化劑，測(cè)得的脫硝效率為42% - 78%。
[0017]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三元Mn-Cu-FeO x/CNTs脫硝催化劑，其特征在于:所述的催化劑是在室溫下合成的，載體是多壁碳納米管，活性組份是Mn、Cu和Fe的氧化物；其中Mn、Cu和Fe的總摩爾量與C的摩爾比為3%~7%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脫硝催化劑，其特征在于:所述的活性組份中，Mn、Cu、Fe的摩爾比為:8:1:3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脫硝催化劑，其特征在于:所述的多壁碳納米管的管徑為40 - 60 nm。4.一種制備如權(quán)利要求1所述的三元Mn-Cu-FeO x/CNTs脫硝催化劑的方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)多壁碳納米管經(jīng)硝酸處理6h，得到官能團(tuán)化的CNTs; 2)稱取硝酸銅和硝酸鐵，配制成一定濃度的水溶液； 3)將官能團(tuán)化的多壁碳納米管加入步驟2)的水溶液中，室溫下攪拌8h; 4)配制高錳酸鉀溶液，加入步驟3)的溶液中，室溫下攪拌8h，然后過濾，水洗，105°C烘干得到Mn-Cu-FeOx/CNTs催化劑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脫硝催化劑的制備方法，其特征在于:步驟2)所述的硝酸銅和硝酸鐵水溶液的配制方法是:依據(jù)Mn+Cu+Fe/C=3%~7%和Mn:Cu:Fe=8:1:3摩爾比，計(jì)算出相應(yīng)的Cu_2和Fe (NO 3)3的量，并將它們?nèi)苡?0 ml去離子水中即可。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脫硝催化劑的制備方法，其特征在于:步驟4)的謂1104溶液的濃度的配制方法為:依據(jù)Mn+Cu+Fe/C=3~7%和Mn: Cu:Fe=8:1: 3，計(jì)算出相應(yīng)的KMn04的量，并將它們?nèi)苡?0 ml去離子水中即可。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三元Mn-Cu-FeOx/CNTs脫硝催化劑及其制備方法；所述的三元Mn-Cu-FeOx/CNTs低溫脫硝催化劑由載體（多壁碳納米管）和活性組分（錳，銅和鐵的氧化物）組成。本發(fā)明通過常溫常壓反應(yīng)，制備了低溫活性優(yōu)異的三元Mn–Cu–FeOx/CNTs脫硝催化劑，該制備方法具有綠色環(huán)保，簡(jiǎn)單易行和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B01J23/889, B01D53/56, B01D53/86
【公開號(hào)】CN105289640
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510704193
【發(fā)明人】鄭玉嬰, 張延兵
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日