CN103657632B - 一种碱液处理整体式氧化铬催化剂及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碱液处理整体式氧化铬催化剂及制备方法和应用，该催化剂采用浸渍法将活性组分铬浸渍到惰性载体堇青石蜂窝陶瓷上，干燥焙烧后通过碱液处理的方式将整体式催化剂的比表面积增大，改变活性组分的化学状态，增加了活性位，提高常温常压下NO催化氧化反应活性和长时间稳定性。本发明工艺简单，原料易得，实现了工程化应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种碱液处理法制备整体式氧化铬催化剂的应用，主要针对环境中的NO催化氧化，适用于空气污染物的消除，在环境净化领域具有应用前景。
背景技术
随着城市化进程快速发展，隧道，停车场，煤矿等半封闭空间越来越多.在这些半封闭空间内，由于自然通风受到限制，机动车排放的尾气无法及时排出，致使污染物累积，空气污染严重，氮氧化物(NOx )是主要的污染物之一，每年来自全国机动车的排放量高达583.3万吨，90%以上为一氧化氮(NO).整体式催化剂是实现工程化NO净化的关键.
整体式催化剂的制备方法一般分为三种：1）将制备好的催化剂直接经过挤压成型（USP 4912077）；2）在整体式载体（如分子筛，活性炭，氧化铝）上经过活性组分负载，活化处理后获得整体式催化剂，（USP 4631268，4657880）；3）在化学惰性的整体式材料上涂覆活性涂层后经活性组分负载，活化处理得到整体式催化剂，如堇青石蜂窝陶瓷，蜂窝煤烟碳载体等；也可直接将已制备好的催化材料涂覆在整体式载体上，然后经过活化处理后制得（Catal Today 77(2003):419）。采用以上几种方法制备的催化剂通常会存在负载量低，活性组分包埋，比表面积低等问题，从而使整体式催化剂的催化效率低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种整体式氧化铬催化剂及制备方法和应用。
一种碱液处理整体式氧化铬催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）具有氧化铬涂层的整体式催化剂制备：采用浸渍法制备具有氧化铬涂层的整体式催化剂；
称取铬前躯体100.0克溶解于200毫升去离子水中，在常温搅拌，溶解均匀后，倒入堇青石蜂窝陶瓷载体上，反复浸渍后，100℃干燥，300℃焙烧4 小时，获得具有氧化铬涂层的整体式催化剂；
（2）碱液处理法制备整体式氧化铬催化剂：
采用过量浸渍的方式，将上述制备的具有氧化铬涂层的整体式催化剂浸泡于碱液中，碱液PH=8-10，浸泡1-12小时后，放入60-100℃烘箱干燥12小时后，放入马弗炉200-400℃焙烧2-6小时，获得碱液表面处理整体式氧化铬催化剂。
所述铬前躯体为铬硝酸，或氯化铬，所述碱液为氨水，氢氧化钾，氢氧化钠，碳酸氢铵中的一种或其组合。
一种碱液处理整体式氧化铬催化剂的制备方法制备得到的整体式氧化铬催化剂。
碱液处理整体式氧化铬催化剂用于一氧化氮催化氧化反应，能在常温常压高效催化氧化一氧化氮且能够维持长时间稳定性。
所述催化剂应用时的反应气氛为5-100 ppm NO，其余为空气。
反应活性评价：将上述所获得的10*10*10cm的整体式催化剂在环境温度下通入反应气，进行活性测试，总流量为≥720 ml/min (STP)。
所述催化剂用于NO催化氧化反应，能在常温催化氧化NO并获得了较好的NO催化氧化活性和稳定性。环境温度能使NO高效氧化，转化率达到50%以上，且能够保持24h以上的稳定性。
本发明的目的在于提供一种碱液处理方法制备整体式氧化铬催化剂用于NO常温催化氧化。原料采用硝酸盐或氯化物（硝酸铬或氯化铬等）作为前躯体，采用浸渍法将活性组分铬浸渍到惰性载体堇青石蜂窝陶瓷上，干燥焙烧后通过碱液处理的方式将整体式催化剂的比表面积增大，改变活性组分的化学状态，提高常温常压下NO催化氧化反应活性和长时间稳定性。
本发明催化剂采用碱液处理法制备具有氧化铬涂层的整体式催化剂，增大了整体式催化剂的比表面积，改变了表面的晶形结构，增加了活性位，提高了储放NO性能，促进整体式氧化铬催化剂能够在常温催化氧化NO，不仅具有反应活性高的特点，而且长时间稳定性提高。这实现了常温催化氧化NO反应，能够在常温对NO进行消除，实现了工程化应用。本发明催化剂原料易得，工艺简单，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1、实施例2、实施例3和比较实施例1制备催化剂的NO催化氧化反应活性结果。
具体实施方式
以下实例用于更详细地说明本发明，但本发明并不限于此。
实施例1 ：
浸渍法制备具有氧化铬涂层的整体式催化剂：
称取硝酸铬100.0g溶解于200ml去离子水中，在常温搅拌，溶解均匀后，倒入堇青石蜂窝陶瓷载体上，反复浸渍后，100℃干燥，300℃焙烧4 h，获得具有氧化铬涂层的整体式催化剂。
碱液处理法制备整体式氧化铬催化剂：
采用过量浸渍的方式，将上述制备的具有氧化铬涂层的整体式催化剂浸泡于碱液，氨水中，PH=8-10，浸泡2h后，放入100 oC烘箱干燥12 h后，放入马弗炉300℃焙烧4h，获得催化剂。
将上述制备的10*10*10cm整体式催化剂置于反应器中，常温通入反应气，进行活性测试，气体组成为15 ppm NO，其余为空气，总流量为≥720 ml/min (STP)。
实施例2 ：
与实施例1相比较，不同的是碱液为碳酸氢铵溶液，其他物料用量和操作条件与实施例1相同。
实施例3：
与实施例1相比较，不同的是碱液为KOH混合溶液，其他物料用量和操作条件与实施例1相同。
比较实施例1：
与实施例1相比较，将未经过碱液处理，具有氧化铬涂层的整体式催化剂直接用于NO催化氧化反应测试，其他物料用量和操作条件与实施例1相同。
以上实施例1、实施例2、实施例3和比较实施例1的结果示于图1，从图1中可以看到，采用碱液处理法制备的整体式氧化铬催化剂，NO催化氧化具有较高转化率达80%，且稳定性维持在24h以上，本发明催化剂采用碱液处理法制备具有氧化铬涂层的整体式催化剂，增大了整体式催化剂的比表面积，改变了表面的晶形结构，增加了活性位，提高了储放NO性能，促进整体式氧化铬催化剂能够在常温催化氧化NO，不仅具有反应活性高的特点，而且长时间稳定性提高。这实现了常温催化氧化NO反应，能够在常温对NO进行消除，实现了工程化应用。
Claims (3)
1.一种碱液处理整体式氧化铬催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）具有氧化铬涂层的整体式催化剂制备：采用浸渍法制备具有氧化铬涂层的整体式催化剂；
称取铬前躯体100.0克溶解于200毫升去离子水中，在常温搅拌，溶解均匀后，倒入堇青石蜂窝陶瓷载体上，反复浸渍后，100℃干燥，300℃焙烧4 小时，获得具有氧化铬涂层的整体式催化剂；
（2）碱液处理法制备整体式氧化铬催化剂：
采用过量浸渍的方式，将上述制备的具有氧化铬涂层的整体式催化剂浸泡于碱液中，碱液pH=8-10，浸泡1-12小时后，放入60-100℃烘箱干燥12小时后，放入马弗炉200-400℃焙烧2-6小时，获得碱液表面处理整体式氧化铬催化剂；
所述铬前躯体为铬硝酸，或氯化铬，所述碱液为氨水，氢氧化钾，氢氧化钠，碳酸氢铵中的一种或其组合。
2.根据权利要求1所述一种碱液处理整体式氧化铬催化剂的制备方法制备得到的整体式氧化铬催化剂。
3.一种权利要求2所述碱液处理整体式氧化铬催化剂用于一氧化氮催化氧化反应，能在常温常压高效催化氧化一氧化氮且能够维持长时间稳定性。
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