一種用于no常溫催化氧化的氧化鉻催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)境凈化領(lǐng)域的凈化材料及其制備方法，具體是一種用于NO常溫催化氧化的氧化鉻催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物之一，能夠產(chǎn)生光化學(xué)煙霧、酸雨、臭氧層破壞和溫室效應(yīng)，嚴(yán)重危害著人類的健康及整個(gè)生態(tài)環(huán)境。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，我國(guó)NOx的排放量呈增加的趨勢(shì)。2011年我國(guó)的氮氧化物排放量為2404.28萬噸，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到3540萬噸。
[0003]NOx主要分為NO和N02，NO2相對(duì)容易消除，通過堿液就能完全吸附消除。而NO的消除則采用間接法，現(xiàn)將NO催化氧化成勵(lì)2后，再通過堿液吸收。因此，NO的催化氧化是有效治理NOx的關(guān)鍵技術(shù)。目前催化氧化NO的催化劑材料大致分為以下幾類:分子篩、活性炭、貴金屬催化劑和過渡金屬催化劑等。在脫除NO的過程中，分子篩催化劑適用于高溫，當(dāng)溫度低于200°C時(shí)，活性很低，幾乎沒有催化活性。活性炭催化劑具有大的比表面積及特殊的孔徑結(jié)構(gòu)分布，但隨溫度的升高，活性炭催化劑催化氧化NO催化活性迅速降低，同時(shí)活性炭催化劑的疏水性能差，導(dǎo)致催化氧化NO的消除率受到抑制。貴金屬催化劑中的Pt催化劑具有較高的NO催化氧化活性，但是貴金屬Pt的資源缺乏、價(jià)格高，應(yīng)用受到不廣。因此使用過渡金屬作為催化劑如純鉻催化劑，應(yīng)用于常溫常壓催化氧化，并于低溫((200°C )或低濃度((200ppm)N0x的凈化有良好的效果。但傳統(tǒng)制備的純鉻催化劑存在穩(wěn)定性不夠好的問題，所以由傳統(tǒng)的沉積沉淀法改為水熱法，不僅仍為常溫常壓催化，而且NO的100%消除的持續(xù)時(shí)間得到明顯提升。
[0004]經(jīng)查閱發(fā)現(xiàn)，中國(guó)發(fā)明專利CN102240505A公開了一種鐵催化劑還原NO的方法，該催化劑在750°C以上可達(dá)到95%以上的NO脫除效率，該催化劑雖對(duì)NO具有較高的催化轉(zhuǎn)化率，但其只有在高溫條件下才有較好的催化作用，不適用于常溫氮氧化物的凈化。
[0005]另一中國(guó)發(fā)明專利CN103272613A公開了一種低溫選擇性還原脫硝催化劑，以V摻雜的Zr02? T12復(fù)合氧化物為載體，活性組分為Mn的氧化物，助劑為鎢、鉻、鐵、錫、銅和鈰的復(fù)合氧化物，能夠在80?120°C時(shí)就能取得較高的NO去除率，并且當(dāng)系統(tǒng)中含有SO2*H2O時(shí)，仍能保有較高的催化效率，且SO2對(duì)催化劑的毒害具有可恢復(fù)性。但該催化劑多種元素?fù)诫s，影響因素過多，難以控制，限制其使用范圍。
[0006]又經(jīng)查閱發(fā)現(xiàn)，中國(guó)發(fā)明專利CN103534024A公開了一種NOx凈化催化劑及其制備方法，由Ag和Ni組成的微粒負(fù)載于金屬氧化物載體上，有較高的NO去除率，但Ag屬于貴金屬，成本較高，難以得到大面積的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于NO常溫催化氧化的催化劑及其制備方法，該方法采用水熱處理制備。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:以硝酸鉻或氯化鉻為鉻源，CTAB.PVP或P123作為軟模板劑，采用水熱晶化法制備獲得的以氧化鉻為活性組分的催化劑。
[0009]一種用于NO常溫催化氧化的氧化鉻催化劑的制備方法，采用水熱法制備，具體步驟為:
[0010]步驟一，配制質(zhì)量比為2 % -?4%的軟模板劑水溶液，所述軟模板劑為CTAB、PVP、P123中的一種；
[0011]步驟二，配制質(zhì)量比為8?10%鉻溶液，鉻溶液與軟模板劑溶液等質(zhì)量混合，采用水熱晶化法制備獲得的以氧化鉻為活性組分的催化劑。
[0012]優(yōu)選地，所述水熱晶化法，具體為:將鉻溶液倒入軟模板劑溶液中后，加入沉淀劑，調(diào)節(jié)pH至9?10，攪拌4?6h，晶化15?25h，晶化溫度100?140°C，過濾，洗滌，50?100°C干燥12h，200?500°C煅燒2?6h，得到催化劑。
[0013]優(yōu)選地，所述鉻溶液，其中鉻源為硝酸鉻或氯化鉻。
[0014]優(yōu)選地，所述沉淀劑為尿素、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、碳酸鈉中的一種。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種上述制備方法得到的用于NO常溫催化氧化的氧化鉻催化劑，該催化劑為單一組分純氧化鉻。所述催化劑能使NO高效氧化，常溫下催化劑對(duì)NO消除率達(dá)到100%。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]本發(fā)明采用水熱法制備氧化鉻催化劑，在高溫下焙燒，得到活性組分氧化鉻。該催化劑適用于NO的常溫常壓催化氧化反應(yīng)中，但比沉積沉淀法制備的氧化鉻催化劑的穩(wěn)定性更好。本發(fā)明催化劑原料易得，制備方法簡(jiǎn)單，為提高氧化鉻活性和穩(wěn)定提供了新的制備途徑。該催化劑在常溫(O?40°C )、高空速(?120000mL/(g *h))、高濕度(?100% RH)條件下實(shí)現(xiàn)低濃度N0(0?20ppm)的催化氧化，特別適用于道路隧道或地下停車場(chǎng)等半封閉空間中低濃度NO的消除。
[0018]本發(fā)明催化劑具有反應(yīng)活性高和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，能在常溫吸附催化氧化NO并能保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性，30°C能使NO高效氧化，消除率達(dá)到100%，在考察的17h之內(nèi)消除率仍然保持在90%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]以下實(shí)施例中催化劑活性評(píng)價(jià):NO常溫氧化反應(yīng)在常壓固定床U型反應(yīng)器(內(nèi)徑為12mm)中進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。所用原料氣組分為:NO濃度為O?20ppm，其余為空氣，總流量為500mL/min，催化劑質(zhì)量為0.25g，對(duì)應(yīng)空速為120000mL/(g *h)。常壓固定床U型反應(yīng)器放置在30°C恒溫水浴槽內(nèi)，原料氣體直接通過催化劑床層。使用NO分析儀(Therm0，M0del42i)進(jìn)行產(chǎn)物分析，儀器的最低檢測(cè)限為0.04ppbo
[0021]對(duì)比例
[0022]稱取4.76g硝酸鉻溶解于10g去離子水中，在常溫下攪拌，滴加沉淀劑氨水，調(diào)節(jié)溶液至pH至9，攪拌5h，過濾，洗滌，在50°C干燥12h，300°C煅燒4h，獲得催化劑。
[0023]催化劑測(cè)試結(jié)果表明，在120000mL/(g.h)空速下，該催化劑的初始NO消除率為100%, 100% NO消