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(shí)NOx的轉(zhuǎn)化率較高,但是280°C的起始溫度高于汽車?yán)鋯?dòng)時(shí)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(duì)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(huì)比較高;2.由于該催化劑體系中含有有毒物質(zhì)釩,在長(zhǎng)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(huì)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(shí);
B、然后在115°C?125°C下烘干3.5?4.5小時(shí);
C、將步驟B所得在540°C?560°C下高溫焙燒3.5?4.5小時(shí);
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(huì)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(duì)SCR反應(yīng)有較寬活性溫度范圍的的催化還原效果,實(shí)驗(yàn)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(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述:
實(shí)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(shí);
B、然后在120°C左右烘干3.5小時(shí);
C、將步驟B所得在550°C左右下高溫焙燒3.5小時(shí);
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(shí)NOx的轉(zhuǎn)化率達(dá)到88%;在470°C時(shí)。CNOx的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%以上。另外,在220°C時(shí)NOx的轉(zhuǎn)化速率約為在335°C?425時(shí)平均速率的的10倍。
[0016]實(shí)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(shí);
B、然后在120°C左右烘干3.5小時(shí);
C、將步驟B所得在550°C左右下高溫焙燒3.5小時(shí);
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(shí)NOx的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(shí); 8、然后在115°(3?125°(3下烘干3.5?4.5小時(shí); C、將步驟B所得在540°C?560°C下高溫焙燒3.5?4.5小時(shí); 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(shí);然后在115℃~125℃下烘干3.5~4.5小時(shí);接著在540℃~560℃下高溫焙燒3.5~4.5小時(shí);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(shí)快,安全無生物毒性。
【IPC分類】B01D53/86, B01J29/46, B01D53/56
【公開號(hào)】CN105536859
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610042901
【發(fā)明人】賓峰, 李懿君
【申請(qǐng)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(qǐng)日】2016年1月22日