一种泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于脱硝催化剂的技术领域，具体涉及一种泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

随着工业化进程的推进，环境污染已经是不可避免需要面对的发展问题。工业废气和汽车尾气中包含的氮氧化物是空气污染的主要源头之一，氮氧化物排放到空气中会导致酸雨现象、光化学烟雾污染、破坏臭氧层，危害人体健康等不良后果，已经引起公众密切关注。

空气中95％以上氮氧化物是人为制造的，主要包括发电厂、水泥窑等烟气排放。氮氧化物的去除方法较多，其中选择性催化还原法是目前脱硝效率最高，最成熟的技术。它可以在相对较低温度下进行氮氧化物的去除，且所需的还原剂量相对较小的优势，因而被广泛的应用于NO的去除。CO作为尾气的成分之一，应用于CO-SCR烟气脱硝可以节省生产、运输和储存的成本并实现CO+NO的共同脱除。

现有技术中用于CO-SCR脱硝的负载型催化剂，尤其是成型催化剂方面存在以下缺点：制备流程繁杂，催化剂活性组分易团聚、分散不均匀的劣势，不能满足大批量的制备。

有鉴于此，本发明提出一种快速的泡沫镍基成型CO-SCR脱硝催化剂的制备方法，能够短时间内获得多批成型催化剂，且活性组分不易脱落。该法材料可替代性强，能够被推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂的制备方法，制备过程快速简洁，重复性强，能够成批获得成型催化剂。

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Fe盐溶解于水中后，加入经过预处理的泡沫镍片，超声处理后，加入络合剂溶液，反应结束，取出反应后的泡沫镍，并清洗、干燥，得催化剂前驱体；

(2)所述的催化剂前驱体进行煅烧处理，得所述的泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂。

进一步的，所述的步骤(1)中，Fe盐为硝酸铁。

进一步的，所述的步骤(1)中，络合剂为硫代硫酸钠。

进一步的，所述的步骤(1)中，Fe盐与络合剂的摩尔量比为15-60:1。

进一步的，所述的步骤(1)中，泡沫镍片的预处理过程为采用丙酮、稀盐酸、乙醇和水依次对泡沫镍进行超声清洗13-17min，去除表面氧化层，作为催化剂载体。

进一步的，所述的步骤(1)中，加入经过预处理的泡沫镍片，超声处理3-5min。

进一步的，所述的步骤(1)中，加入络合剂溶液后，泡沫镍表面变色，1-5min后停止反应；取出反应后的泡沫镍，依次采用乙醇、去离子水洗涤。

进一步的，所述的步骤(2)中，煅烧温度为350-450℃，时间为160-200min。

再进一步的，所述的步骤(2)中，煅烧温度为400℃，时间为180min，升温速率5℃/min。

本发明的另一个目的在于提供一种泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂，采用上述的制备方法制备而成，该催化剂是一种Fe金属氧化物活性组分负载的泡沫镍基负载型催化剂，泡沫镍蓬松多孔使得活性组分均匀分散，具有较多的活性位点，从而具有良好的CO-SCR脱硝效率，较高的N

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供了一种快速泡沫镍基成型CO-SCR脱硝催化剂及制备方法。采用硫代硫酸钠的络合性质将金属离子Fe

2、本发明所制得的催化剂具有一定的脱硝效率和良好的机械强度。采用过渡金属Fe作为活性组分，降低了催化剂的制备成本。同时采用多孔泡沫镍作为载体，克服了传统负载型催化剂活性组分容易团聚的缺点，并具有更多的活性位点和丰富表面氧空位，从而具有较高的CO-SCR脱硝效率和良好N

附图说明

图1是催化剂的CO-SCR脱硝性能的NO转化率；

图2是催化剂的CO-SCR脱硝性能的CO转化率。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明一种泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂及其制备方法，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

下面将结合具体的实施例，对本发明一种泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂及其制备方法做进一步的详细介绍：

本发明的技术原理是：采用硫代硫酸钠的络合性质，将金属离子Fe

本发明所采用的技术方案为：

一种泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Fe盐溶解于水中后，加入经过预处理的泡沫镍片，超声处理后，加入络合剂溶液，反应结束，取出反应后的泡沫镍，并清洗、干燥，得催化剂前驱体；

(2)所述的催化剂前驱体进行煅烧处理，得所述的泡沫镍基的CO-SCR脱硝催化剂。

优选的，所述的步骤(1)中，Fe盐为硝酸铁。

进一步的，所述的步骤(1)中，络合剂为硫代硫酸钠。

优选的，所述的步骤(1)中，Fe盐与络合剂的摩尔量比为15-60:1。

优选的，所述的步骤(1)中，泡沫镍片的预处理过程为采用丙酮、稀盐酸、乙醇和水依次对泡沫镍进行超声清洗13-17min，去除表面氧化层与油脂，作为催化剂载体。

优选的，所述的步骤(1)中，加入经过预处理的泡沫镍片，超声处理3-5min。

优选的，所述的步骤(1)中，加入络合剂溶液后，泡沫镍表面变色，1-5min后停止反应；取出反应后的泡沫镍，依次采用乙醇、去离子水洗涤。

优选的，所述的步骤(2)中，煅烧温度为350-450℃，时间为160-200min。

进一步优选的，所述的步骤(2)中，煅烧温度为400℃，时间为180min，升温速率5℃/min。

实施例1.

制备Fe/NF催化剂，具体操作步骤如下：

(1)在常温常压下，取2.02g的九水硝酸铁加入到水中(15ml)充分搅拌溶解形成溶液A；

另取0.0131g硫代硫酸钠(无水)配成溶液B待用(10ml)。

即铁盐与络合剂的摩尔比为60:1。

(2)向溶液A中，添加1g的新鲜处理的泡沫镍片NF，超声4min后，迅速将液体B倾倒入液体A中，并持续摇晃烧杯。可观察到泡沫镍反应变色，1min后停止反应。倒出剩余溶液，取出含目标产物的泡沫镍，依次采用乙醇、去离子水各30ml，各洗涤三次；

然后在80℃下干燥8h，得到催化剂前驱体。

预处理去氧化层的泡沫镍片的过程为：将商用泡沫镍裁剪成3*3mm的矩形泡沫镍片后，通过依次采用包括丙酮、稀盐酸、乙醇和去离子水进行15min的超声清洗，去除载体表面氧化层，作为催化剂载体。

(3)催化剂前驱体以5℃/min速率，在400℃下煅烧180min处理，得所述的脱硝催化剂Fe/NF。

对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于：不添加铁盐和还原剂硫代硫酸钠(无水)。即图1-2中的NF。

对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于：络合剂硫代硫酸钠添加量为0.0066g。即铁盐与络合剂的摩尔比为120:1，为图1-2中的Fe-NF1:120。

对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于：络合剂硫代硫酸钠添加量为0.0262g。即铁盐与络合剂的摩尔比为30:1，为图1-2中的Fe-NF1:30。

对比例4：本对比例与实施例1的不同之处在于：络合剂硫代硫酸钠添加量为0.0524g。即铁盐与络合剂的摩尔比为15:1，为图1-2中的Fe-NF1:15。

对比例5：本对比例与实施例1的不同之处在于：络合剂硫代硫酸钠添加量为0.3930g。即铁盐与络合剂的摩尔比为2:1，为图1-2中的Fe-NF1:2。

实施例2：催化剂CO-SCR脱硝性能评价

将实施例1和对比例1-5中制备的催化剂用于CO-SCR脱硝反应，反应是在固定床石英管中进行的，石英管直径是5mm。石英管状催化剂部分长宽高：17×1.5×13mm，在石英管装炉之前，管中填充适量的石英棉作为支撑，然后填充0.5g催化剂。模拟烟气由500ppm的NO，1000ppm的CO，N

NO conversion(％)＝([NO]in-[NO]out)/[NO]in×100％

CO conversion(％)＝([CO]in-[CO]out)/[CO]in×100％

N

由图1-2可知，本发明制备的Fe/NF 1:60催化剂具有较好的低温性能，且综合CO-SCR脱硝效率和N

并且可以看出，络合剂的用量过低，则会影响催化剂性能；用量过大，也并不能提高催化效果。出于效果和成本，Fe盐与络合剂的摩尔量比为15-60:1是较佳选择。

实施例3.

具体操作步骤如下：

(1)在常温常压下，取2.02g的九水硝酸铁加入到水中(15ml)充分搅拌溶解形成溶液A；

另取0.0262g硫代硫酸钠(无水)配成溶液B待用(20ml)。

即铁盐与络合剂的摩尔比为30:1。

(2)向溶液A中，添加1g的新鲜处理的泡沫镍片NF，超声3min后，迅速将液体B倾倒入液体A中，并持续摇晃烧杯。可观察到泡沫镍反应变色，3min后停止反应。倒出剩余溶液，取出含目标产物的泡沫镍，依次采用乙醇、去离子水各30ml，各洗涤三次；

然后在80℃下干燥6h，得到催化剂前驱体。

预处理去氧化层的泡沫镍片的过程为：将商用泡沫镍裁剪成3*3mm的矩形泡沫镍片后，通过依次采用包括丙酮、稀盐酸、乙醇和去离子水进行13-17min的超声清洗，去除载体表面氧化层，作为催化剂载体。

(3)催化剂前驱体以5℃/min速率，在350℃下煅烧200min处理，得所述的脱硝催化剂Fe/NF。

实施例4.

具体操作步骤如下：

(1)在常温常压下，取2.02g的九水硝酸铁加入到水中(15ml)充分搅拌溶解形成溶液A；

另取0.020g硫代硫酸钠(无水)配成溶液B待用(20ml)。

(2)向溶液A中，添加1g的新鲜处理的泡沫镍片NF，超声5min后，迅速将液体B倾倒入液体A中，并持续摇晃烧杯。可观察到泡沫镍反应变色，5min后停止反应。倒出剩余溶液，取出含目标产物的泡沫镍，依次采用乙醇、去离子水各30ml，各洗涤三次；

然后在80℃下干燥7h，得到催化剂前驱体。

预处理去氧化层的泡沫镍片的过程为：将商用泡沫镍裁剪成3*3mm的矩形泡沫镍片后，通过依次采用包括丙酮、稀盐酸、乙醇和去离子水进行17min的超声清洗，去除载体表面氧化层，作为催化剂载体。

(3)催化剂前驱体以5℃/min速率，在450℃下煅烧160min处理，得所述的脱硝催化剂Fe/NF。

本发明所述的一种快速泡沫镍基成型CO-SCR脱硝催化剂的制备方法，具有制备速度快，可替换性强的特点，短时间内可将Fe金属氧化物活性组分负载到泡沫镍上，活性组分不易脱落。同时NF载体具有较大的比表面积，提供较多的活性位点，因而具有良好的CO-SCR脱硝效率，弥补传统成型催化剂浸渍的耗时长，脱落率高的缺点，是一种良好的成型催化剂制备方式。

以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。