CN114917753A - 负载物在选择性催化氨气中的用途 - Google Patents
负载物在选择性催化氨气中的用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114917753A CN114917753A CN202210686551.2A CN202210686551A CN114917753A CN 114917753 A CN114917753 A CN 114917753A CN 202210686551 A CN202210686551 A CN 202210686551A CN 114917753 A CN114917753 A CN 114917753A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- use according
- load
- ammonia
- ruthenium
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 75
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 24
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 29
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 13
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 10
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 8
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims description 7
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 11
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 229910000505 Al2TiO5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K iron(3+);triacetate Chemical compound [Fe+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N propan-2-yl (e)-but-2-enoate Chemical compound C\C=C\C(=O)OC(C)C AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical group [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8634—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
- B01J23/8926—Copper and noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种负载物在选择性催化氨气中的用途，该负载物包括蜂窝陶瓷、三氧化二铝和活性物质，所述活性物质包括铜元素、铁元素和钌元素；该负载物在80～200℃下将氨气催化氧化为氮气和水，氨气的转化率为98％以上，且氮气选择性为80％以上。该负载物具有较高的选择性催化活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种负载物在选择性催化氨气中的用途。
背景技术
氮氧化物是主要的大气污染物之一，不仅会引发光化学烟雾、酸雨等环境问题，还会对人类的健康产生危害。在化工废气脱硝工艺中，为了保证尾气中氮氧化物的含量达到标准，需要投入过量的氨，逃逸出的未反应的氨会造成二次污染。目前，除氨技术主要有：吸附吸收法、高温焚烧法、生物过滤法和选择催化法。氨选择催化氧化技术利用催化剂将氨选择性氧化为氮气和水。由于其净化效率高、无二次污染，而成为理想的含氨废气净化方法。
CN112246250A公开了一种整体式催化燃烧催化剂的制备方法。将氧化铝载体负载至少一种非贵金属，非贵金属选自锰、铜、铈、镧、铁、钴和铬中的一种或一种以上的组合物。将负载了非贵金属的载体进一步负载至少一种贵金属，贵金属选自铂、钯和钌中的一种或多种的组合。将负载了贵金属的载体与蒸馏水混合配制成混合浆液，将堇青石蜂窝陶瓷载体在混合浆液中浸渍，然后经过干燥和焙烧得到整体式催化燃烧催化剂。该催化剂用于挥发性有机化合物。
CN109046345A公开了一种负载型催化剂的制备方法。往堇青石蜂窝陶瓷载体上依次负载第一组分、第二组分和第三组分。第一组分为Al2O3，第二组分选自Co3O4、CeO2、CuO、MnO2、Fe2O3、Cr2O3、ZrO2和NiO中的至少一种，第三组分选自Pt、Pd、Rh、Ru、Au和Ag中的至少一种。该催化剂对于苯等有机化合物具有较高的催化活性。
CN111346502A公开了一种不完全再生烟气的处理方法。将不完全再生烟气与规整结构催化剂接触。规整结构催化剂包括规整结构载体和分布在规整结构载体内表面和/后外表面的活性组分涂层。活性组分涂层包含活性金属组分和基质，活性金属组分包括第一金属元素和第二金属元素，第一金属元素包括Fe和Co，第二金属元素选自贵金属元素中的至少一种。该催化剂需要在600℃左右的高温下使用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种负载物在选择性催化氨气中的用途。该负载物在低温下对于氨气有较高的选择性催化活性。进一步地，该负载物具有较高的N2选择性。本发明通过如下技术方案实现上述技术目的。
本发明提供一种负载物在选择性催化氨气中的用途，所述负载物包括蜂窝陶瓷、氧化铝和活性物质，所述活性物质包括铜元素、铁元素和钌元素；该负载物在80～200℃下将氨气催化氧化为氮气和水，氨气的转化率为98％以上，且氮气选择性为80％以上。
根据本发明的用途，优选地，铜元素、铁元素和钌元素的质量比为1:(0.4～1.5):(0.05～0.3)；其中，所述铜元素的重量以CuO计，所述铁元素的质量以Fe2O3计，所述钌元素的质量以RuO2计。
根据本发明的用途，优选地，铜元素、铁元素和钌元素的质量比为1:(0.6～1.1):(0.08～0.2)。
根据本发明的用途，优选地，所述蜂窝陶瓷为堇青石蜂窝陶瓷。
根据本发明的用途，优选地，所述负载物采用如下方法制备得到：
(1)将蜂窝陶瓷浸渍在包括氧化铝前驱体、铜氧化物前驱体、铁氧化物前驱体和钌氧化物前驱体的浆液中，得到浸渍产物；
(2)将浸渍产物干燥，然后焙烧，得到负载物。
根据本发明的用途，优选地，所述氧化铝前驱体为酸性三氧化二铝。
根据本发明的用途，优选地，所述酸性三氧化二铝为经硝酸溶液处理得到的酸性三氧化二铝。
根据本发明的用途，优选地，所述氨气存在于气态物质中，所述气态物质中氨气的浓度为100～1000ppm，氧气的含量为10～30vol％。
根据本发明的用途，优选地，催化氧化在130～200℃下进行。
根据本发明的用途，优选地，负载物在固定床反应器中与气态物质接触。
本发明的负载物对于氨气具有较高的选择性催化活性，能够在低温下完成对氨气的催化氧化，且具有较高的N2选择性，应用于氨气选择性催化具有很好的效果。
附图说明
图1、负载物在不同温度下对NH3的转化率。
图2、负载物在不同温度下将氨气转化为氮气的选择性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明提供了一种负载物在选择性催化氨气中的用途。负载物包括蜂窝陶瓷，氧化铝和活性物质。活性物质包括铜元素、铁元素和钌元素。本发明发现，这样的负载物在较低的温度下对氨气具有较高的催化活性，且具有较高的N2选择性，从而完成本发明。
本发明的负载物包括蜂窝陶瓷，氧化铝和活性物质。在某些实施方式中，负载物由蜂窝陶瓷，氧化铝和活性物质组成。活性物质可以负载在蜂窝陶瓷体的表面和/或孔道中。
蜂窝陶瓷包括但不限于堇青石蜂窝陶瓷、莫来石蜂窝陶瓷、钛酸铝蜂窝陶瓷中的一种或多种。根据本发明的一个实施方式，蜂窝陶瓷为堇青石蜂窝陶瓷。这样能够使活性物质更好的地分散于蜂窝陶瓷上，且能够更好地与蜂窝陶瓷结合。
本发明的活性物质包括铜元素、铁元素和钌元素。在某些实施方式中，活性物质由铜元素、铁元素和钌元素组成。铜元素、铁元素和钌元素的质量比为1:(0.4～1.5):(0.05～0.3)；优选地，铜元素、铁元素和钌元素的质量比为1:(0.6～1.1):(0.08～0.2)；更优选地，铜元素、铁元素和钌元素的质量比为1:(0.7～0.9):(0.11～0.15)。所述铜元素的重量以CuO计，所述铁元素的质量以Fe2O3计，所述钌元素的质量以RuO2计。这样的负载物对于氨气在低温下具有高的选择催化活性和N2选择性。
氧化铝与铜元素的质量比为90:(0.5～10)；优选为90:(1～8)；更优选为90:(3～6)。氧化铝的重量以Al2O3计，铜元素的重量以CuO计。
本发明的负载物可以在80～200℃下将氨气催化氧化为氮气和水。催化氧化温度优选为130～200℃，更优选为140～160℃。这样有利于提高氮气选择性。氮气选择性为80％以上，优选为90％以上，更优选为98％。氨气的转化率为98％以上，优选为99％以上，更优选为100％。
本发明的负载物可以采用如下方法制备得到：(1)将蜂窝陶瓷浸渍在包括氧化铝前驱体、铜氧化物前驱体、铁氧化物前驱体和钌氧化物前驱体的浆液中，得到浸渍产物；(2)将浸渍产物干燥，然后焙烧，得到负载物。
步骤(1)中，氧化铝前驱体可以为酸性氧化铝；优选为硝酸溶液处理得到的酸性氧化铝。氧化铝前驱体为粉末状物质。具体地，采用硝酸溶液对Al2O3处理，得到酸处理产物。将酸处理产物水洗至中性，然后干燥，得到酸性Al2O3。硝酸溶液的浓度可以为1～10wt％；优选为2～5wt％。
铜氧化物前驱体可以选自铜的硝酸盐、铜的氯化物、铜的醋酸盐中的一种或多种。根据本发明的一个实施方式，铜氧化物前驱体为硝酸铜。铁氧化物前驱体可以选自铁的硝酸盐、铁的氯化物、铁的醋酸盐中的一种或多种。根据本发明的一个实施方式，铁氧化物前驱体为硝酸铁。钌氧化物前驱体可以为三氯化钌。
铜氧化物前驱体、氧化铝前驱体、铁氧化物前驱体和钌氧化物前驱体的含量根据催化剂的组成确定。可以将铜氧化物前驱体、氧化铝前驱体、铁氧化物前驱体和钌氧化物前驱体和水搅拌，从而形成浆液。搅拌时间可以为0.5～3h；优选为1～2h。
浸渍时间可以为5～40min；优选为15～30min。
步骤(2)中，干燥温度可以为50～200℃；优选为80～150℃。焙烧温度可以为300～700℃；优选为400～600℃。焙烧时间可以为2～8h；优选为3～6h。
氨气存在于气态物质中。气态物质中氨气的浓度可以为100～1000ppm；优选为200～600ppm；更优选为300～500ppm。氧气含量可以为10～30vol％；优选为13～20vol％。
具体地，将气态物质与负载物接触，氨气催化氧化为氮气。气态物质与负载物可以在固定床反应器中接触。气态物质与负载物可以在80～200℃下接触。优选地，气态物质与负载物在130～200℃下接触。更优选地，气态物质与负载物在140～160℃下接触。空速可以为10000h-1～100000h-1；优选为20000h-1～60000h-1；更优选为30000h-1～40000h-1。这样有利于提高低温下的氮气选择性。氮气选择性为80％以上，优选为90％以上，更优选为98％。氨气的转化率为98％以上，优选为99％以上，更优选为100％。
下面介绍测试方法：
在常压下，在固定床反应器(石英管，内径2cm)中对负载物的氨催化活性进行评价。入口气体中，NH3浓度为400ppm，O2含量为16vol％。空速为30000h-1。分别在负载物床层温度为100℃、125℃、150℃、175℃、200℃、225℃、250℃、275℃和300℃的条件下进行测试。
NH3的转化率采用如下方法得到：检测出口气体中的NH3浓度，采用下式计算NH3的转化率：
NH3的转化率＝(C入口-C出口)/C入口×100％；
其中，C入口表示入口气体中的NH3浓度，单位为ppm；C出口表示出口气体中的NH3浓度，单位为ppm。
负载物的N2选择性采用下式计算得到：
N2选择性＝(C入口NH3-C出口NH3-C出口NOx)/(C入口NH3-C出口NH3)×100％；
其中，C入口NH3表示入口气体中的NH3浓度，单位为ppm；C出口NOx表示出口气体中的NO、NO2以及N2O总浓度，单位为ppm；C出口NH3表示出口气体中的NH3浓度，单位为ppm。
实施例1
采用2wt％的硝酸溶液对Al2O3粉末处理10min，得到酸处理产物。将酸处理产物水洗至中性，然后在100℃下干燥，得到酸性Al2O3。
将酸性Al2O3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)3、RuCl3和100ml水搅拌1h，得到浆液。各物质具体用量如表1所示。
将1×1×8cm的长方体状的堇青石蜂窝陶瓷载体在浆液中浸渍20min，得到浸渍产物。
将浸渍产物在100℃下干燥，然后在500℃下焙烧4h，得到负载物。
比较例1
除浆液的制备方法不同外，其余同实施例1，具体如下：
将酸性Al2O3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)3和100ml水搅拌1h，得到浆液。各物质具体用量如表1所示。
比较例2
除浆液的制备方法不同外，其余同实施例1，具体如下：
将酸性Al2O3、Cu(NO3)2、RuCl3和100ml水，搅拌1h，得到浆液。各物质具体用量如表1所示。
表1
| 序号 | 酸性Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/g | Cu(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>/g | Fe(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>/g | RuCl<sub>3</sub>/g | 负载量/wt％ |
| 实施例1 | 90 | 9.4 | 9.6 | 0.8 | 10％ |
| 比较例1 | 90 | 10 | 10.1 | — | 10％ |
| 比较例2 | 90 | 25.7 | — | 2.2 | 10％ |
负载物在不同温度下对NH3的转化率如图1所示。由图可知，实施例1采用Al2O3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)3和RuCl3的组合，有利于在更低温度(例如150℃)下实现将氨气完全转化。对比例1～2省略了Fe(NO3)3或RuCl3，导致需要在更高温度下才能将氨气完全转化。
负载物在不同温度下将氨气转化为氮气的选择性如图2所示。由图可知，实施例1采用Al2O3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)3和RuCl3的组合，有利于提高N2选择性。对比例2省略了Fe(NO3)3，导致N2选择性降低。
在150℃下，实施例1的负载物的N2选择性达到80％以上，氨气转化率接近100％。因此，本发明的催化剂有望实现工业化应用。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (10)
1.一种负载物在选择性催化氨气中的用途，其特征在于，所述负载物包括蜂窝陶瓷、氧化铝和活性物质，所述活性物质包括铜元素、铁元素和钌元素；该负载物在80～200℃下将氨气催化氧化为氮气和水，氨气的转化率为98％以上，且氮气选择性为80％以上。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，铜元素、铁元素和钌元素的质量比为1:(0.4～1.5):(0.05～0.3)；其中，所述铜元素的重量以CuO计，所述铁元素的质量以Fe2O3计，所述钌元素的质量以RuO2计。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，铜元素、铁元素和钌元素的质量比为1:(0.6～1.1):(0.08～0.2)。
4.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述蜂窝陶瓷为堇青石蜂窝陶瓷。
5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述负载物采用如下方法制备得到：
(1)将蜂窝陶瓷浸渍在包括氧化铝前驱体、铜氧化物前驱体、铁氧化物前驱体和钌氧化物前驱体的浆液中，得到浸渍产物；
(2)将浸渍产物干燥，然后焙烧，得到负载物。
6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，所述氧化铝前驱体为酸性三氧化二铝。
7.根据权利要求6所述的用途，其特征在于，所述酸性三氧化二铝为经硝酸溶液处理得到的酸性三氧化二铝。
8.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述氨气存在于气态物质中，所述气态物质中氨气的浓度为100～1000ppm，氧气的含量为10～30vol％。
9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，催化氧化在130～200℃下进行。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，负载物在固定床反应器中与气态物质接触。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210686551.2A CN114917753B (zh) | 2022-06-16 | 2022-06-16 | 负载物在选择性催化氨气中的用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210686551.2A CN114917753B (zh) | 2022-06-16 | 2022-06-16 | 负载物在选择性催化氨气中的用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114917753A true CN114917753A (zh) | 2022-08-19 |
| CN114917753B CN114917753B (zh) | 2023-04-28 |
Family
ID=82815507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210686551.2A Active CN114917753B (zh) | 2022-06-16 | 2022-06-16 | 负载物在选择性催化氨气中的用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114917753B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116099569A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-05-12 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种氨内燃机尾气净化用催化剂及其制备方法和用途 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08141398A (ja) * | 1994-11-21 | 1996-06-04 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | アンモニア分解触媒 |
| JPH08196871A (ja) * | 1995-01-20 | 1996-08-06 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | アンモニアの分解方法 |
| CN106040247A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-10-26 | 中船重工海博威（江苏）科技发展有限公司 | 一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法 |
| JP2018001095A (ja) * | 2016-07-01 | 2018-01-11 | 株式会社日本触媒 | アンモニア分解用触媒およびこの触媒を用いた水素含有ガスの製造方法 |
| CN111051238A (zh) * | 2017-11-29 | 2020-04-21 | 住友化学株式会社 | 氨的氧化方法 |
| CN113181957A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-07-30 | 厦门大学 | 一种低温起活高效氨分解催化剂 |
-
2022
- 2022-06-16 CN CN202210686551.2A patent/CN114917753B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08141398A (ja) * | 1994-11-21 | 1996-06-04 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | アンモニア分解触媒 |
| JPH08196871A (ja) * | 1995-01-20 | 1996-08-06 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | アンモニアの分解方法 |
| CN106040247A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-10-26 | 中船重工海博威（江苏）科技发展有限公司 | 一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法 |
| JP2018001095A (ja) * | 2016-07-01 | 2018-01-11 | 株式会社日本触媒 | アンモニア分解用触媒およびこの触媒を用いた水素含有ガスの製造方法 |
| CN111051238A (zh) * | 2017-11-29 | 2020-04-21 | 住友化学株式会社 | 氨的氧化方法 |
| CN113181957A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-07-30 | 厦门大学 | 一种低温起活高效氨分解催化剂 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116099569A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-05-12 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种氨内燃机尾气净化用催化剂及其制备方法和用途 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114917753B (zh) | 2023-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101138728B (zh) | 净化有机废气的金属氧化物混合物催化剂及其制备方法 | |
| JP5192754B2 (ja) | 排ガス処理触媒、及び排ガス処理システム | |
| US4814153A (en) | Method of cleaning exhaust gases | |
| KR20010100888A (ko) | 폐수처리방법 및 이 방법을 이용한 폐수처리장치 | |
| BG62687B1 (bg) | Златен катализатор за окисление на въглероден оксид и въглеводороди, редуциране на азотни оксиди иразлагане на озон | |
| CN114917753B (zh) | 负载物在选择性催化氨气中的用途 | |
| CN113680352A (zh) | 一种用于CO氧化的低负载量Pt-Mn双金属催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111054374A (zh) | Pta氧化尾气的催化燃烧催化剂及其用途 | |
| CN116510747B (zh) | 三效催化剂及其制备方法 | |
| CN101439286A (zh) | 一种用于消除氮氧化物催化净化过程中有害副产物的含稀土金属的氧化催化剂 | |
| CN101632926B (zh) | 一种尾气催化剂以及尾气催化转换器 | |
| JP3474514B2 (ja) | 低温脱硝触媒及び低温脱硝方法 | |
| JPH03106446A (ja) | 排ガス浄化用触媒およびその製造方法 | |
| JP2916377B2 (ja) | アンモニア分解用触媒およびその触媒を用いるアンモニアの分解方法 | |
| JPH07829A (ja) | 希薄混合気燃焼エンジン用卑金属触媒系 | |
| CN114433060B (zh) | 一种含溴石化有机废气处理催化剂及其制备方法和应用 | |
| KR102558168B1 (ko) | 암모니아 산화용 촉매 및 이의 제조 방법 | |
| JPH0587291B2 (zh) | ||
| CN113996341A (zh) | 一种催化剂材料、其制备方法及应用 | |
| JPH08141398A (ja) | アンモニア分解触媒 | |
| JP4283037B2 (ja) | 排ガス中のメタンの酸化除去用触媒及び排ガス浄化方法 | |
| JP3287473B2 (ja) | ディーゼルエンジンの排気浄化用触媒 | |
| JP2982623B2 (ja) | アンモニア含有排ガスの無害化方法 | |
| JP3601221B2 (ja) | アンモニア脱硝触媒 | |
| KR102569570B1 (ko) | 산소 저장 화합물을 포함하는 산화 촉매 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |