CN103801286A - 一种担载型氧化铬催化剂及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种担载型氧化铬催化剂及其制备和应用。一种担载型氧化铬催化剂，以氧化铝、氧化硅、氧化锰、氧化钛中的一种或其组合为载体，硝酸铬、氯化铬中的一种或其组合作为铬源，采用沉积沉淀法，或浸渍法制备获得的以铬为活性组分的担载型铬催化剂。将其应用于NO的常温常压催化氧化反应中，能够在常温常压催化氧化NO为NO2，获得极高的转化率，并且能够长时间保持高活性和高稳定性。本发明催化剂原料易得，工艺简单，具有极好的应用前景。

Description

一种担载型氧化铬催化剂及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种催化剂及其制备和应用，具体的说涉及一种担载型氧化铬催化剂及其制备和应用，能够在环境温度催化氧化NO，获得极高的转化率，并且能够长时间保持稳定。
背景技术
随着我国城市化进程的快速发展，城市机动车保有量也在不断攀升。随之造成的环境污染也日益严重，2009年全国机动车排放污染物5143.3万吨，其中一氧化碳4018.8万吨，碳氢化合物482.2万吨，氮氧化物583.3万吨，颗粒物59.0万吨。可见氮氧化物（NOx）就是其中主要污染物之一。 
目前已投入规模化工程应用的NOx末端治理技术主要是选择性催化还原法、汽车尾气三效催化法（中国有色金属学报,2004,14:347-353）、吸附法（Fuel,Vol. 76, No. 6, pp. 543-548, 1997; Applied Catalysis B: Environmental 125 (2012) 398–408; Chemical Engineering Journal 116 (2006) 25–37）、吸收法（Chemical Engineering Journal, 192 (2012) 99–104；Fuel 96 (2012) 440–445；Catalysis Today, June 2012, doi:10.1016/j.cattod.2012.05.050; Catalysis Today 126 (2007) 400–405）。消除率可达80%以上，可将污染气体中的NOx浓度从1000 ppm左右降到100-200 ppm，不过，它无法应用于低温（≤200℃）或低浓度（≤200ppm）NOx的净化。即使通过吸附的方法，由于汽车排放的NOx中，90%以上为NO，而NO在常温以上为超临界流体，其物理吸附作用很弱，因此，NOx净化效果依然较差，而且吸附并未改变NO的存在状态，将其从吸附剂中脱附后，还是要面临NO的治理问题，并不能彻底解决NOx污染问题。而通过酸碱中和反应的吸收法简单易行，并可将污染物NOx转化为商业产品，变废为宝，极具应用前景。该法的使用前提是，将NO部分氧化为NO2，得到NO2占比重为50-60%的NOx气体，这样才有利于进行高效的吸收。目前NO催化氧化温度通常在200oC以上，常温几乎无法使其转化。较长使用的NO催化氧化材料是活性炭纤维，但是效率较低。因此在本发明中，我们开发了一种担载型含铬催化材料，不仅实现了NO常温常压的高效催化氧化，而且能够保持较长的稳定性，是目前所报道用于NO催化氧化的担载型催化剂中活性和稳定性能较好的催化材料。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种担载型氧化铬催化剂及其制备和应用。
一种担载型氧化铬催化剂，其特征在于，以氧化铝、氧化硅、氧化锰、氧化钛中的一种或其组合为载体，硝酸铬、氯化铬中的一种或其组合作为铬源，采用沉积沉淀法，或浸渍法制备获得的以铬为活性组分的担载型铬催化剂。
一种担载型氧化铬催化剂的制备方法，其特征在于，所述担载型铬催化剂采用沉积沉淀法，或浸渍法制备获取，具体为：
（1）沉积沉淀法：称取铬前躯体10.0 克溶解于100 毫升去离子水中，加入载体粉末，在常温～100℃搅拌，加入沉淀剂，调节PH为 3～9后，搅拌5～8 小时，过滤，洗涤，60～150℃干燥12 小时，100～700℃煅烧2～6小时，得到常温常压催化氧化的担载型氧化铬催化剂，理论担载量为载体的1～300%；
（2）浸渍法：称取铬前躯体，配成溶液，加入氧化物载体粉末，理论担载量为载体的1～300%，搅拌，静置12～72小时，100℃干燥12～72小时，在100～700℃煅烧2～6小时，得到常温常压催化氧化的担载型氧化铬催化剂。
所述铬前躯体为硝酸铬、氯化铬中的一种或其组合。
所述沉淀剂为碳酸氢铵（NH4HCO3）、尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠（Na2CO3）中的一种或其组合。
所述载体粉末为氧化铝、氧化硅、氧化锰、氧化钛等单相或混合相氧化物中的一种或其组合。
一种担载型氧化铬催化剂在环境温度催化氧化一氧化氮的应用。
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：称取1.0 g上述所获得的催化剂在环境温度开始通入反应气，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，能在常温吸附催化氧化NO并能够保持长时间稳定性。20 oC能使NO高效氧化，转化率达到80%，在考察的400分钟之内转化率仍然保持在50%以上。
本发明催化剂具有反应活性高和长时间稳定的特点，能够极大的催化氧化NO，使之高效转化。这不仅实现了常温催化氧化NO反应，对其进行常温消除，而且能够长时间保持较高的转化率，运行稳定。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、2、3、4、5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 ：
沉积沉淀方法制备担载型氧化铬催化剂，称取硝酸铬10.0 g溶解于100 ml去离子水中，搅拌温度为环境温度，加入氧化铝载体粉末，加入沉淀剂氨水14 ml后，搅拌6 h，过滤，洗涤，100 oC干燥12 h，300 oC煅烧4 h，获得催化剂。
称取1.0 g上述所获得的催化剂在常温开始通入反应气，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，不同的是载体粉末为氧化硅，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，不同的是载体粉末为氧化锰，其他物料用量和操作条件与实施例1相同
实施例4：
与实施例1相比较，不同的是沉淀剂为氧化钛，其他物料用量和操作条件与实施例1相同。
实施例5：
浸渍法制备担载型氧化铬催化剂，称取10g硝酸铬，溶解于5g去离子水中，加入3g氧化铝载体粉末，搅拌均匀，室温静置12 h，100 oC干燥12 h，300 oC煅烧4 h，获得催化剂。
称取1.0 g上述所获得的催化剂在常温开始通入反应气，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)。
以上实施例1、2、3、4、5的结果示于图1，从图1中可以看到，载体不同，将会影响担载型氧化铬催化剂的催化氧化NO的活性，氧化铝作为载体表现出了较好的活性，沉积沉淀法好于浸渍法。沉积沉淀法制备的氧化铝担载铬催化剂的催化氧化NO转化率为80%，在所考察的400分钟之内转化率依然保持在50%以上，本发明催化剂提高了常温常压催化氧化NO的活性和稳定性，为以后催化剂的放大生产，提供了非常好的实际应用前景。

Claims (6)

1.一种担载型氧化铬催化剂，其特征在于，以氧化铝、氧化硅、氧化锰、氧化钛中的一种或其组合为载体，硝酸铬、氯化铬中的一种或其组合作为铬源，采用沉积沉淀法，或浸渍法制备获得的以铬为活性组分的担载型铬催化剂。
2.根据权利要求1所述一种担载型氧化铬催化剂的制备方法，其特征在于，所述担载型铬催化剂采用沉积沉淀法，或浸渍法制备获取，具体为：
（1）沉积沉淀法：称取铬前躯体10.0 克溶解于100 毫升去离子水中，加入载体粉末，在常温～100℃搅拌，加入沉淀剂，调节PH为 3～9后，搅拌5～8 小时，过滤，洗涤，60～150℃干燥12 小时，100～700℃煅烧2～6小时，得到常温常压催化氧化的担载型氧化铬催化剂，理论担载量为载体的1～300%；
（2）浸渍法：称取铬前躯体，配成溶液，加入氧化物载体粉末，理论担载量为载体的1～300%，搅拌，静置12～72小时，100℃干燥12～72小时，在100～700℃煅烧2～6小时，得到常温常压催化氧化的担载型氧化铬催化剂。
3.根据权利要求1所述一种担载型氧化铬催化剂的制备方法，其特征在于，所述铬前躯体为硝酸铬、氯化铬中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述一种担载型氧化铬催化剂的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为碳酸氢铵（NH4HCO3）、尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠（Na2CO3）中的一种或其组合。
5.根据权利要求1所述一种担载型氧化铬催化剂的制备方法，其特征在于，所述载体粉末为氧化铝、氧化硅、氧化锰、氧化钛等单相或混合相氧化物中的一种或其组合。
6.根据权利要求1所述一种担载型氧化铬催化剂在环境温度催化氧化一氧化氮的应用。
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