CN116037100A - 一种锰氧化物气凝胶低温scr催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于催化材料技术领域，尤其是一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂及其制备方法。本发明催化剂以Al‑Si气凝胶为载体，MnOx为活性组分，且催化剂的粒径为20‑40目。本发明以高比面积的Al2O3‑SiO2气凝胶为载体制备所得的MnOx气凝胶催化剂不仅具有相当高的比表面积，且在21000h‑1的空速和175‑275℃温度范围内NH3催化NO‑SCR的转化率达到90％以上，甚至可以达到100％，适用于低温催化。
Description
技术领域
本发明属于催化材料技术领域，尤其涉及一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂及其制备方法。
背景技术
目前，氮氧化物(NOx)作为主要空气污染物，处理不当会引发诸如雾霾、酸雨、温室效应等一系列的环境问题，严重威胁人类健康和植物生长。目前，氨选择性催化还原(NH3-SCR)，已被认为是去除固定源中的氮氧化物最有效的技术，而催化剂正是NH3-SCR中必不可少的重要组成部分。
在诸多催化剂中，V2O5-WO3/TiO2催化剂因具有稳定可靠的催化脱硝性能已经成为最为成熟的商业化应用产品。但由于其在低温下易受烟气中硫的毒害，一般在300-400℃的烟温条件下使用，属于中高温催化剂，且操作温度窗口较窄。尽管该催化剂已经普及应用于排烟温度较高的燃煤电厂烟气脱硝领域，但却难以直接应用于其他工业领域的低温烟气氮氧化物排放控制。在众多已报道的低温SCR脱硝催化剂中，虽然表现出较为优越的低温催化活性，但该类催化剂一直处于实验室探索阶段。因此，亟需一种可以直接在中低温区使用的SCR催化剂。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺陷，为此，本发明提供一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂及其制备方法。本发明的催化剂比表面积高，且在21000h-1的空速和175-275℃温度范围内NH3催化NO-SCR的转化率可以达到90％以上，适用于低温催化。
为实现上述目的之一，本发明采用以下技术方案：
一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂，该催化剂以Al-Si气凝胶为载体，MnOx为活性成份，且催化剂的粒径为20-40目。
优选的，MnOx由MnO2、Mn2O3和Mn3O4中的一种或多种混合而成。
优选的，该催化剂中Mn元素的质量分数为2-12％。
为实现上述目的之二，提供一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备Al2O3溶胶：在室温下将铝盐置于乙醇中充分溶解，加入促凝剂，充分搅拌，制得Al2O3溶胶；
S2、制备SiO2溶胶：将硅源与乙醇、去离子水以体积比2∶1∶1混合后，加入与乙醇同体积的酸源后充分搅拌，制得SiO2溶胶；
S3、制备Al2O3-SiO2气凝胶：将1.5-5ml的Al2O3溶胶加入1.5ml的SiO2溶胶中，充分混合后加入乙醇、水，之后再加入碱源，稳定混合物后形成凝胶，再将所得凝胶经溶剂置换、表面改性后得到Al2O3-SiO2气凝胶；
S4、将步骤S3中的Al2O3-SiO2气凝胶在马弗炉中500℃煅烧3h，粒径筛分至200-300目，将其与3g浓度为0.38x10-3mol/L的前驱体乙酸锰溶液按1∶1体积比混合，充分搅拌后浸渍；之后加入高锰酸钾溶液，均匀搅拌后浸渍，最后经抽滤、干燥、研磨制得SCR催化剂。
优选的，步骤S1中所述铝盐为硫酸铝、三氯化铝和九水硝酸铝中的一种。
优选的，步骤S2中所述硅源为三甲基乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯和四氯化硅中的一种；所述酸源为盐酸、硫酸、硝酸中的一种；步骤S3中所述碱源为氨水。
优选的，步骤S3中的溶剂置换包括第一次溶剂置换和第二次溶剂置换；第一次溶剂置换是指将凝胶浸泡在60℃乙醇溶剂浸泡液中36h，且每12h更换一次浸泡液；第二次溶剂置换是指将第一溶剂置换得到的醇凝胶在室温下浸泡于正己烷浸泡液中48h，且每12h更换一次浸泡液。
优选的，步骤S3中表面改性是指将经过溶剂置换的凝胶置于有机改性剂中浸泡48h，且每24h更换一次；所述有机改性剂为三甲基氯硅烷、三甲基甲氧基硅烷、异丙醇、正己烷中的一种或两种以上的组合。
优选的，步骤S3中乙醇、水和碱源的体积比为5∶1∶1，SiO2溶胶与碱源的加入体积比为3∶2。
优选的，步骤S4中两次所述浸渍时间均为12-48h；步骤S4中将抽滤后的产物置于干燥箱中依次以60℃干燥6h、110℃干燥12h，将干燥后的催化剂在马弗炉中300℃煅烧3h，研磨至20-40目。
本发明的优点在于：
(1)本发明制备的催化剂具体以高比面积的Al2O3-SiO2气凝胶(Al-Si aerogel)为载体制备所得的MnOX气凝胶催化剂，该催化剂不仅具有相当高的比表面积，且在21000h-1的空速和175-275℃温度范围内NH3催化NO-SCR的转化率达到90％以上，甚至可以达到100％，满足了市场对低温催化剂的需求。
(2)本发明气凝胶是一种以空气为介质的特殊的介孔/大孔材料，其具有高比表面积、低密度、高孔隙率等特点，而锰氧化物具有多变的价态、价格低廉、环境友好等诸多优点，本发明将两者相结合形成了具有多孔结构的MnOx气凝胶催化剂，其表面含有大量的金属中心和羟基等活性位点，表现出较好的化学活性和选择特性，使得其在催化领域有很好的应用。
(3)本发明采用载体-活性组分两步法，在制备出高比表面积的Al2O3-SiO2气凝胶的基础上，采用工艺简单、成本低廉的浸渍-原位生长法负载MnOx制备MnOx气凝胶低温SCR催化剂。
(4)本发明采用溶胶-凝胶法制备的Al2O3-SiO2气凝胶，相比于市面上购买的SiO2气凝胶，具有更高的比表面积；采用浸渍-原位生长法将活性组分MnOx负载到新型催化材料Al2O3-SiO2气凝胶上，与市面上购买的SiO2气凝胶作为载体制备得到的催化剂相比，具有更加优异的脱硝性能；且Al2O3-SiO2气凝胶具有相当高的比表面积，以其为载体负载活性组分可使催化剂的活性组分具有较好的分散性等优势，更有利于催化反应。
(5)本发明制备了具有催化作用和高比面积的MnOx气凝胶催化剂，填补了Al2O3-SiO2气凝胶用于催化材料的空白；本发明方案制备方法简单、成本低廉、稳定性好，且制备过程无需煅烧，节省能耗的同时降低了制备成本。
(6)本发明制备出的气凝胶具有更大的比表面积，比表面积越大，越有利于活性组分的负载。
附图说明
图1为实施例1、实施例2、实施例3与对比例1、对比例2方法下催化剂对NO转化率随反应温度的变化曲线。
图2为对比例3、对比例4、对比例5方法下制备的催化剂对NO转化率随反应温度的变化曲线。
图3为Al-Si aerogel图。
图4为实施例3样品的SEM图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂，该催化剂以Al-Si气凝胶为载体，MnOx为活性成份，且催化剂的粒径为20-40目；MnOx由MnO2、Mn2O3和Mn3O4中的一种或多种混合而成；该催化剂中Mn元素的质量分数为2-12％。
一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备Al2O3溶胶：在室温下将6-10g铝盐置于10-20ml乙醇中充分溶解，加入1ml促凝剂(可为环氧丙烷)，充分搅拌，制得Al2O3溶胶；
S2、制备SiO2溶胶：将硅源与乙醇、去离子水以体积比2∶1∶1混合后，加入酸源后充分搅拌，制得SiO2溶胶；
S3、制备Al2O3-SiO2气凝胶：将1.5-5ml的Al2O3溶胶加入1.5ml的SiO2溶胶中，充分混合后加入体积比为5∶1∶1的乙醇、水和碱源(其中乙醇和水先添加，且无先后顺序，最后加入碱源)，SiO2溶胶与碱源的加入体积比为3∶2，稳定混合物后形成凝胶，即液体凝固后形成凝胶，再将所得凝胶经溶剂置换、表面改性后得到Al2O3-SiO2气凝胶(即Al-Si aerogel)；
S4、将步骤S3中的Al2O3-SiO2气凝胶粒径筛分至200-300目，将其与前驱体乙酸锰溶液按1∶1体积比混合，充分搅拌后浸渍12-48h；之后加入3g浓度为0.38x10-3mol/L的高锰酸钾溶液，均匀搅拌后浸渍12-48h，用去离子水多次抽滤洗涤；抽滤洗涤后的样品置于的干燥箱中依次以60℃干燥6h、110℃干燥12h，研磨至20-40目，制得SCR催化剂。
步骤S4中干燥后的催化剂在马弗炉中300℃煅烧3h，制得SCR催化剂。
上述方法中，铝盐为硫酸铝、三氯化铝和九水硝酸铝中的一种；硅源为三甲基乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯和四氯化硅中的一种；酸源为盐酸、硫酸、硝酸中的一种；碱源均为氨水；溶剂置换包括第一次溶剂置换和第二次溶剂置换；第一次溶剂置换是指将凝胶浸泡在60℃乙醇溶剂浸泡液中36h，且每12h更换一次浸泡液；第二次溶剂置换是指将第一溶剂置换得到的醇凝胶在室温下浸泡于正己烷浸泡液中48h，且每12h更换一次浸泡液；表面改性是指将经过溶剂置换的凝胶置于有机改性剂中浸泡48h，且每24h更换一次；有机改性剂为三甲基氯硅烷、三甲基甲氧基硅烷、异丙醇、正己烷中的一种或两种以上的组合。
实施例1
S1、制备Al2O3溶胶：在室温下将6g九水硝酸铝置于20ml乙醇中充分溶解，加入1ml环氧丙烷，充分搅拌，制得Al2O3溶胶；
S2、制备SiO2溶胶：取1.2ml正硅酸四乙酯、0.6ml乙醇、0.6ml去离子水混合后，加入0.6ml盐酸后充分搅拌，制得SiO2溶胶；
S3、制备Al2O3-SiO2气凝胶：将1.5ml的Al2O3溶胶加入1.5ml的SiO2溶胶中，充分混合后依次加入10ml乙醇、2ml水和2ml氨水，稳定混合物后形成凝胶，再将凝胶浸泡在60℃乙醇溶剂浸泡液中36h，且每12h更换一次浸泡液；再将第一溶剂置换得到的醇凝胶在室温下浸泡于正己烷浸泡液中48h，且每12h更换一次浸泡液；之后将经过溶剂置换的凝胶置于三甲基氯硅烷中浸泡48h，且每24h更换一次，得到Al2O3-SiO2气凝胶；
将上述气凝胶粉末(Al-Si aerogel)在马弗炉中500℃煅烧3h，筛分至粒径200目，记为Al-Si aerogel-500℃。
实施例2
S1、制备Al2O3溶胶：在室温下将6g九水硝酸铝置于20ml乙醇中充分溶解，加入1ml环氧丙烷，充分搅拌，制得Al2O3溶胶；
S2、制备SiO2溶胶：取1.2ml正硅酸四乙酯、0.6ml乙醇、0.6ml去离子水混合后，加入0.6ml盐酸后充分搅拌，制得SiO2溶胶；
S3、制备Al2O3-SiO2气凝胶：将1.5ml的Al2O3溶胶加入1.5ml的SiO2溶胶中，充分混合后依次加入10ml乙醇、2ml水和2ml氨水，稳定混合物后形成凝胶，再将凝胶浸泡在60℃乙醇溶剂浸泡液中36h，且每12h更换一次浸泡液；再将第一溶剂置换得到的醇凝胶在室温下浸泡于正己烷浸泡液中48h，且每12h更换一次浸泡液；之后将经过溶剂置换的凝胶置于三甲基氯硅烷中浸泡48h，且每24h更换一次，得到Al2O3-SiO2气凝胶(Al-Si aerogel)；
S4、将上述气凝胶在马弗炉中500℃煅烧3h，筛分至粒径200目，记为Al-Siaerogel-500℃；
S5、取2.67g乙酸锰置于水中完全溶解后加入2.7gAl-Si aerogel-500℃粉末载体，用玻璃棒充分搅拌后于室温下浸渍24h；
S6、将浸渍好的气凝胶和乙酸锰混合溶液与3g浓度为0.38x10-3mol/L的高锰酸钾溶液充分混合，搅拌均匀，室温下浸渍24h后，用去离子水多次抽滤洗涤；
S7、将抽滤洗涤后的样品置于的干燥箱中60℃干燥6h、110℃干燥12h；研磨至40目，制得催化剂，记为Mn10/Al-Si aerogel-500℃(SP)。
其中，10表示Mn元素所占催化剂的质量分数(wt％)，SP代表浸渍-原位生长联合法。
实施例3
S1、制备Al2O3溶胶：在室温下将6g九水硝酸铝置于20ml乙醇中充分溶解，加入1ml环氧丙烷，充分搅拌，制得Al2O3溶胶；
S2、制备SiO2溶胶：取1.2ml正硅酸四乙酯、0.6ml乙醇、0.6ml去离子水混合后，加入0.6ml盐酸后充分搅拌，制得SiO2溶胶；
S3、制备Al2O3-SiO2气凝胶：将1.5ml的Al2O3溶胶加入1.5ml的SiO2溶胶中，充分混合后依次加10ml乙醇、2ml水和2ml氨水，稳定混合物后形成凝胶，再将凝胶浸泡在60℃乙醇溶剂浸泡液中36h，且每12h更换一次浸泡液；再将第一溶剂置换得到的醇凝胶在室温下浸泡于正己烷浸泡液中48h，且每12h更换一次浸泡液；之后将经过溶剂置换的凝胶置于三甲基氯硅烷中浸泡48h，且每24h更换一次，得到Al2O3-SiO2气凝胶(Al-Si aerogel)；
S4、将上述气凝胶在马弗炉中500℃煅烧3h，筛分至粒径200目，记为Al-Siaerogel-500℃；
S5、取2.67g乙酸锰完全溶解后加入2.7gAl-Si aerogel-500℃粉末载体，用玻璃棒充分搅拌后于室温下浸渍24h；
S6、将浸渍好的气凝胶与乙酸锰混合溶液与3g浓度为0.38x10-3mol/L的高锰酸钾溶液充分混合，搅拌均匀；室温下浸渍24h后，用去离子水多次抽滤洗涤；
S7、将抽滤洗涤后的样品置于干燥箱中60℃干燥6h、110℃干燥12h，将干燥后的催化剂在马弗炉中300℃煅烧3h，研磨至40目，制得催化剂记，为Mn10/Al-Si aerogel-500℃(SP-300℃)。
其中，10表示Mn元素所占催化剂的质量分数(wt％)，SP代表浸渍-原位生长联合法。
对比例1
S1、将从市面上购买的硅基气凝胶(Si aerogel)在马弗炉中500℃煅烧3h，筛分至粒径200目，记为Si aerogel-500℃；
S2、取2.67g乙酸锰完全溶解后加入5g Si aerogel-500℃粉末载体，用玻璃棒充分搅拌后于室温下浸渍24h；
S3、将浸渍好的气凝胶与乙酸锰混合溶液与3g浓度为0.38x10-3mol/L的高锰酸钾溶液充分混合，搅拌均匀；室温下浸渍24h后，用去离子水多次抽滤洗涤；
S4、将抽滤洗涤后的样品置于干燥箱中60℃干燥6h、110℃干燥12h，研磨至40目，制得催化剂记为Mn10/Si aerogel-500℃(SP)。
其中，10表示Mn元素所占催化剂的质量分数(wt％)，SP代表浸渍-原位生长联合法。
对比例2
S1、将从市面上购买的硅基气凝胶(Si-aerogel)在马弗炉中500℃煅烧3h，筛分至粒径200目，记为Si aerogel-500℃；
S2、取2.67g乙酸锰完全溶解后加入5g Si aerogel-500℃粉末载体，用玻璃棒充分搅拌后于室温下浸渍24h；
S3、将浸渍好的气凝胶与乙酸锰混合溶液与3g浓度为0.38x10-3mol/L的高锰酸钾溶液充分混合，搅拌均匀；室温下浸渍24h后，用去离子水多次抽滤洗涤；
S4、将抽滤洗涤后的样品置于干燥箱中60℃干燥6h、110℃干燥12h，将干燥后的催化剂在马弗炉中300℃煅烧3h，研磨至20-40目，制得的催化剂记为Mn10/Si aerogel-500℃(SP-300℃)。
其中，10表示Mn元素所占催化剂的质量分数(wt％)，SP代表浸渍-原位生长联合法。
对比例3
S1、在室温下将6g九水硝酸铝置于20ml乙醇中充分溶解，加入1ml环氧丙烷，充分搅拌，制得Al2O3溶胶；
S2、取1.2ml正硅酸四乙酯、0.6ml乙醇、0.6ml去离子水混合后，加入0.6ml盐酸后充分搅拌，制得SiO2溶胶；
S3、将1.5mlAl2O3溶胶加入1.5ml的SiO2溶胶中，将1g Mn(NO3)2溶解在2ml水中，充分混合后再加入10ml乙醇和2ml氨水，稳定混合物后形成MnOx凝胶，再将凝胶浸泡在60℃乙醇溶剂浸泡液中36h，且每12h更换一次浸泡液；再将第一溶剂置换得到的醇凝胶在室温下浸泡于正己烷浸泡液中48h，且每12h更换一次浸泡液；之后将经过溶剂置换的凝胶置于三甲基氯硅烷中浸泡48h，且每24h更换一次，制得MnOx气凝胶；
S4、将改性完成的产物置于干燥箱中依次以60℃干燥6h、110℃干燥12h；研磨至40目，将所得催化剂置于马弗炉中300℃煅烧3h，记为Mn10/Mn(NO3)2-IP-300℃。
其中，10表示Mn元素所占催化剂的质量分数(wt％)，IP代表浸渍法。
对比例4
S1、在室温下将6g九水硝酸铝置于20ml乙醇中充分溶解，加入1ml环氧丙烷，充分搅拌，制得Al2O3溶胶；
S2、取1.2ml正硅酸四乙酯、0.6ml乙醇、0.6ml去离子水混合后，加入0.6ml盐酸后充分搅拌，制得SiO2溶胶；
S3、将1.5mlAl2O3溶胶加入1.5ml的SiO2溶胶中，将1g Mn(CH3COO)2溶解在2ml水中，充分混合后再加入10ml乙醇和2ml氨水，稳定混合物后形成MnOx凝胶；之后再再将凝胶浸泡在60℃乙醇溶剂浸泡液中36h，且每12h更换一次浸泡液；再将第一溶剂置换得到的醇凝胶在室温下浸泡于正己烷浸泡液中48h，且每12h更换一次浸泡液；之后将经过溶剂置换的凝胶置于三甲基氯硅烷中浸泡48h，且每24h更换一次，制得MnOx气凝胶；
S4、将改性完成的产物置于干燥箱中依次以60℃干燥6h、110℃干燥12h；研磨至40目，将所得催化剂置于马弗炉中300℃煅烧3h，记为Mn10/Mn(CH3COO)2-IP-300℃。
其中，10表示Mn元素所占催化剂的质量分数(wt％)，IP代表浸渍法。
对比例5
S1、在室温下将6g九水硝酸铝置于20ml乙醇中充分溶解，加入1ml环氧丙烷，充分搅拌，制得Al2O3溶胶；
S2、取1.2ml正硅酸四乙酯、0.6ml乙醇、0.6ml去离子水混合后，加入0.6ml盐酸后充分搅拌，制得SiO2溶胶；
S3、将1.5mlAl2O3溶胶加入SiO2溶胶中，将1g MnCl2溶解在2ml水中，充分混合后再加入10ml乙醇和2ml氨水，稳定混合物后形成MnOx凝胶；之后再将凝胶浸泡在60℃乙醇溶剂浸泡液中36h，且每12h更换一次浸泡液；再将第一溶剂置换得到的醇凝胶在室温下浸泡于正己烷浸泡液中48h，且每12h更换一次浸泡液；之后将经过溶剂置换的凝胶置于三甲基氯硅烷中浸泡48h，且每24h更换一次，制得MnOx气凝胶；
S4、将改性完成的产物置于干燥箱中60℃干燥6h、110℃干燥12h；研磨至40目，将所得催化剂置于马弗炉中300℃煅烧3h，记为Mn10/MnCl2-IP-300℃。
其中，10表示Mn元素所占催化剂的质量分数(wt％)，IP代表浸渍法。
将实施例1-6制备的催化剂以及对比例1-5制备的催化剂分别进行脱硝性能测试，测试方法如下：
在内径为15mm，高为80mm的常压固定床石英流反应器中对气凝胶催化剂进行了NH3-SCR脱硝活性评价测试，由节能实验电阻炉控制***的加热。
反应条件为：1000mg·m-3NO、1000mg·m-3NH3、3％O2、350mL·min-1N2(平衡气)混合而成。
反应空速为：10500-21000h-1，反应温度为100-400℃；采用德国testo 340型烟气分析仪对反应物和产物气体进行测量。
以NO转化率(XNO)评价催化剂的脱硝性能，计算方法如下：
式中，[NO]in、[NO]out分别是NO反应物和产物气体浓度。
上述实施例1-3以及对比例1-5制备的催化剂产物NO转化率随反应温度的变化曲线如图1、2、3所示：
(1)根据图1可知，实施例1制备的Al2O3-SiO2气凝胶在任何温度区间转化率均为0，表明制备的Al2O3-SiO2气凝胶本身不可以使得NO转化；实施例2-3中浸渍-原位生长联合法所制备锰基催化剂在175-275℃温度范围内NO转化率均可达到95％以上，对比例1-2中制备的锰基催化剂在175-275℃温度范围内NO转化率均可达到90％以下，因此，实施例2-3制备的催化剂催化活性上更优于对比例1中的催化剂样品，表明本发明制备的Al2O3-SiO2气凝胶制备的催化剂；且根据图1可以看出，无论是Al-Si aerogel-500℃作为载体还是Siaerogel-500℃作为载体，采用浸渍-原位生长联合法(SP)负载Mn源，煅烧之后的催化剂脱硝活性比未煅烧的催化剂脱硝活性好。
(2)根据图2可知，对比例3-5中浸渍法制备、经过溶剂置换与表面改性的催化剂样品在低温区100-200℃无催化活性，当反应温度达到200-300℃温度范围内NO转化率逐渐提高，最高达到80％左右。
(3)由图3可知，将制备的锰氧化物气凝胶SCR催化剂放在花瓣上，且花瓣不会变形，表明制备的催化剂具有质轻的特点；由图4的SEM图可以看出，图像上展示出的形貌非常粗糙，表明制备的锰氧化物气凝胶SCR催化剂具有较大的比表面积；这种形貌说明制得的Al-Si气凝胶具有非常大的比表面积，而载体中较大的比表面积更加有利于MnOx的负载。因此，由图3-4可知，制备出的锰氧化物气凝胶催化剂具有高比表面积、低密度、高孔隙率等特点，是很有应用前景的一类新型催化材料。
上述实施例1-5部分制备产物的BET(比表面积)数据如下表1所示：
表1
由上表1可知，制备所得Al-Si气凝胶比市面上的硅基气凝胶具有更高的比表面积，说明其表面含有更加丰富的活性位点，使得其在催化领域有很好的应用，且负载MnOx后，比表面积由784m2/g上升至1150m2/g，平均孔径由108nm上升至78nm，说明MnOx已经负载在载体上。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂，其特征在于，该催化剂以Al-Si气凝胶为载体，MnOx为活性成份，且催化剂的粒径为20-40目。
2.根据权利要求1所述的一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂，其特征在于：所述MnOx由MnO2、Mn2O3和Mn3O4中的一种或多种混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂，其特征在于：该催化剂中Mn元素的质量分数为2-12％。
4.一种如权利要求1-3所述的锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备Al2O3溶胶：在室温下将铝盐置于乙醇中充分溶解，加入促凝剂，充分搅拌，制得Al2O3溶胶；
S2、制备SiO2溶胶：将硅源与乙醇、去离子水以体积比2∶1∶1混合后，加入与乙醇同体积的酸源后充分搅拌，制得SiO2溶胶；
S3、制备Al2O3-SiO2气凝胶：将1.5-5ml的Al2O3溶胶加入1.5ml的SiO2溶胶中，充分混合后加入乙醇、水，之后再加入碱源，稳定混合物后形成凝胶，再将所得凝胶经溶剂置换、表面改性后得到Al2O3-SiO2气凝胶；
S4、将步骤S3中的Al2O3-SiO2气凝胶在马弗炉中500℃煅烧3h，粒径筛分至200-300目，将其与前驱体乙酸锰溶液按1∶1体积比混合，充分搅拌后浸渍；之后加入3g高锰酸钾溶液，均匀搅拌后浸渍，最后经抽滤、干燥、研磨制得SCR催化剂。
5.根据权利要求4所述的一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂，其特征在于：步骤S1中所述铝盐为硫酸铝、三氯化铝和九水硝酸铝中的一种。
6.根据权利要求书4所述的一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述硅源为三甲基乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯和四氯化硅中的一种；所述酸源为盐酸、硫酸、硝酸中的一种；步骤S3中所述碱源为氨水。
7.根据权利要求书4所述的一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中的溶剂置换包括第一次溶剂置换和第二次溶剂置换；第一次溶剂置换是指将凝胶浸泡在60℃乙醇溶剂浸泡液中36h，且每12h更换一次浸泡液；第二次溶剂置换是指将第一溶剂置换得到的醇凝胶在室温下浸泡于正己烷浸泡液中48h，且每12h更换一次浸泡液。
8.根据权利要求书4所述的一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中表面改性是指将经过溶剂置换的凝胶置于有机改性剂中浸泡48h，且每24h更换一次；所述有机改性剂为三甲基氯硅烷、三甲基甲氧基硅烷、异丙醇、正己烷中的一种或两种以上的组合。
9.根据权利要求书4所述的一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中乙醇、水和碱源的体积比为5∶1∶1，SiO2溶胶与碱源的加入体积比为3∶2。
10.根据权利要求书4所述的一种锰氧化物气凝胶低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S4中两次浸渍时间均为12-48h；步骤S4中将抽滤后的产物置于干燥箱中依次以60℃干燥6h、110℃干燥12h，将干燥后的催化剂在马弗炉中300℃煅烧3h，研磨至20-40目，得到SCR催化剂。
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|---|---|---|---|---|
| CN117718033A (zh) * | 2023-10-17 | 2024-03-19 | 江苏大学 | 一种SiO2-Al2O3气凝胶负载CeO2/TiO2复合催化剂及其制备方法 |
-
2022
- 2022-12-27 CN CN202211687127.6A patent/CN116037100A/zh active Pending
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