鎳改性分子篩scr催化劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種應(yīng)用于SCR脫硝技術(shù)的鎳改性分子篩SCR催化劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]選擇性催化還原技術(shù)(selective catalytic reduct1n，SCR)是目前最有望應(yīng)用于氮氧化物(NOx)脫銷的技術(shù)之一。這種SCR技術(shù)是指在催化劑的作用下，外加還原劑或者排氣中的還原物質(zhì)選擇性的將NOx還原為N2,而避免發(fā)生還原劑的非選擇性氧化反應(yīng)的技術(shù)。具體過程是NH3(還原劑)在一定溫度和催化劑的作用下，把排氣中的NOx還原為Ns。所以，SCR技術(shù)的核心就是催化劑。目前應(yīng)用的催化劑一般是以T12為載體，以v2o5Sv2o5-wo3、V2O5-MoO3為活性組分的釩系催化劑，反應(yīng)溫度在280°C?420°C左右，這時NOx的轉(zhuǎn)化率較高，但是280°C的起始溫度高于汽車?yán)鋯訒r最高僅為250°C的溫度，在這低于280°C的范圍內(nèi)NOx的轉(zhuǎn)化率低，因此，這種釩系催化劑存在活性溫度范圍相對較窄的缺陷；這種缺陷還產(chǎn)生以下不足:1.要把反應(yīng)溫度保持在280°C?420°C，反應(yīng)設(shè)備等各方面成本會比較高；2.由于該催化劑體系中含有有毒物質(zhì)釩，在長期高溫使用過程中易發(fā)生脫落，進(jìn)入到環(huán)境中具有很大的生物毒性，而且會在生物體內(nèi)富集。
[0003 ]所以要適合低溫的安全的催化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所提供的一種鎳改性分子篩SCR催化劑及制備方法，解決了SCR在低溫催化NOx還原為N2的問題，在240°C?470°C范圍內(nèi)，N0X轉(zhuǎn)化率可以保持在98%或以上。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:這種鎳改性分子篩SCR催化劑，包括ZSM-5沸石分子篩，還含有占所述ZSM-5沸石分子篩質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%?15%的鎳元素。
[0006]上述技術(shù)方案中，更具體的技術(shù)方案還可以是:所述鎳元素主要以Ni2+形式分布在ZSM-5的表面和淺層孔道內(nèi)。
[0007]這種鎳改性分子篩SCR催化劑的制備方法包括以下步驟:
A、將硝酸錳溶液浸漬于ZSM-5中，在75°C?85°C下攪拌24小時；
B、然后在115°C?125°C下烘干3.5?4.5小時；
C、將步驟B所得在540°C?560°C下高溫焙燒3.5?4.5小時；
D、將步驟C所得自然冷卻至室溫即得。
[0008]進(jìn)一步的:所述硝酸鎳溶液中硝酸鎳的質(zhì)量為ZSM-5質(zhì)量的3%?46.5%。
[0009]進(jìn)一步的:將步驟D所得催化劑粉碎至20?40目。
[0010]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
1、分子篩催化劑具有很好的吸附性能和靈活性，在負(fù)載不同金屬的情況下，催化劑的活性就會發(fā)生相應(yīng)改變，使得活性溫度可控。本發(fā)明中ZSM-5分子篩載體與Ni離子之間存在著較強(qiáng)的相互作用，并調(diào)節(jié)改變了催化劑活性組分的電子性能，導(dǎo)致活性組分更容易還原，也不易團(tuán)聚結(jié)晶，使得SCR反應(yīng)下降的主要因素一一金屬氧化物的結(jié)晶析出變得不存在，所以Ni/ ZSM-5催化劑對SCR反應(yīng)有較寬活性溫度范圍的的催化還原效果，實驗表明在240°C?470°C范圍內(nèi)，N0X維持著很高的催化轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率最高可以達(dá)到98%以上。
[0011]2、在本發(fā)明的催化劑的催化還原作用下，在低溫環(huán)境下NOx的轉(zhuǎn)化速率最高能比高溫環(huán)境下的最高轉(zhuǎn)化速率快10?17倍。
[0012]3、本發(fā)明的催化劑比較安全，不具有生物毒性。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述:
實施例一:
這種鎳改性分子篩SCR催化劑，以ZSM-5沸石分子篩為載體，還含有占所述ZSM-5沸石分子篩質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的鎳元素，所述銅元素主要以Ni2+形式分布在ZSM-5的表面和淺層孔道內(nèi)。
[0014]制備方法如下:
A、將硝酸鎳質(zhì)量為3克的硝酸鎳溶液浸漬于100克ZSM-5中，在75°C下攪拌24小時；
B、然后在120°C左右烘干3.5小時；
C、將步驟B所得在550°C左右下高溫焙燒3.5小時；
D、將步驟C所得自然冷卻至15°C?25°C即得。
[0015]將制得的催化劑粉碎至20?40目使用于SCR催化NOx還原為N2，在260°C時NOx的轉(zhuǎn)化率達(dá)到88%;在470°C時。CNOx的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%以上。另外，在220°C時NOx的轉(zhuǎn)化速率約為在335°C?425時平均速率的的10倍。
[0016]實施例二:
這種鎳改性分子篩SCR催化劑，以ZSM-5沸石分子篩為載體，還含有占所述ZSM-5沸石分子篩質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的鎳元素，所述銅元素主要以M2+形式分布在ZSM-5的表面和淺層孔道內(nèi)。
[0017]制備方法如下:
A、將硝酸鎳質(zhì)量為46.5克的硝酸鎳溶液浸漬于100克ZSM-5中，在75°C下攪拌24小時；
B、然后在120°C左右烘干3.5小時；
C、將步驟B所得在550°C左右下高溫焙燒3.5小時；
D、將步驟C所得自然冷卻至15°C?25°C即得。
[0018]將制得的催化劑粉碎至20?40目使用于SCR催化NOx還原為N2，在240°C?400°C時NOx的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%。
【主權(quán)項】
1.一種鎳改性分子篩SCR催化劑，包括ZSM-5沸石分子篩，其特征在于:還含有占所述ZSM-5沸石分子篩質(zhì)量分?jǐn)?shù)I %?15%的鎳元素。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳改性分子篩SCR催化劑，其特征在于:所述鎳元素主要以Ni2+形式分布在ZSM-5的表面和淺層孔道中。3.一種鎳改性分子篩SCR催化劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: A、將硝酸鎳溶液浸漬于ZSM-5中，在75°C?85°C下攪拌24小時； 8、然后在115°(3?125°(3下烘干3.5?4.5小時； C、將步驟B所得在540°C?560°C下高溫焙燒3.5?4.5小時； D、將步驟C所得自然冷卻至室溫即得。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎳改性分子篩SCR催化劑的制備方法，其特征在于:所述硝酸鎳溶液中硝酸鎳的質(zhì)量為ZSM-5質(zhì)量的3%?46.5%。5.根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的鎳改性分子篩SCR催化劑的制備方法，其特征在于:將步驟D所得催化劑粉碎至20?40目。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎳改性分子篩SCR催化劑及制備方法，涉及催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域。這種鎳改性分子篩SCR催化劑，包括ZSM-5沸石分子篩和鎳元素。制備方法是先將硝酸鎳溶液浸漬于ZSM-5中，在75℃～85℃下攪拌24小時；然后在115℃～125℃下烘干3.5～4.5小時；接著在540℃～560℃下高溫焙燒3.5～4.5小時；最后自然冷卻至室溫即得。本發(fā)明解決了在低溫環(huán)境下催化NOx還原為N2的問題，NOx轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到98%以上，反應(yīng)速率比在高溫時快，安全無生物毒性。
【IPC分類】B01D53/86, B01J29/46, B01D53/56
【公開號】CN105536859
【申請?zhí)枴緾N201610042901
【發(fā)明人】賓峰, 李懿君
【申請人】柳州市海達(dá)新型材料科技有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月22日