[发明专利]一种氧化铬担载锰铜催化剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铬担载锰铜催化剂及其制备和应用，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).最常用的NOx治理技术是选择性催化还原法(SCR)，但该方法需要具有较高的反应温度(通常为200 - 400℃)，无法适用于半封闭空间内NOx的常温消除.采用气相选择性催化氧化，即先将NO催化氧化为NO₂，再用碱液进行吸收消除，是一种行之有效的方法.

目前用于NO常温催化氧化的催化材料报道最多的是活性炭纤维(ACF)，碱液涂覆或掺杂改性的活性炭纤维或活性炭(AC)等，该类催化材料具有较大的比表面积，较多的孔隙结构和表面官能团，主要通过对NO吸附再氧化进行反应，但是产生的NO₂很容易吸附在炭表面，随着NO₂的增多，表面活性位减少，活性下降，无法满足实际的应用需求，因此急需开发出一种活性高、稳定性好的常温催化氧化NO催化剂，具有高效稳定性，用于半封闭空间内污染物的净化。

有文献表明，过渡金属氧化物催化剂具有较好的催化氧化活性，详细考察了Mn，Ce，Co，Fe四种过渡金属氧化物，发现在250-350 ^oC温度范围内，NO催化氧化活性顺序为MnOx > CoOx > CuOx > FeOx,当温度低于200℃时这四种催化剂的催化氧化活性都很低.唐晓龙等考察了一系列过渡金属氧化物催化剂，发现在200℃时，Mn，Cr和Co 3种金属氧化物具有较好的NO催化氧化活性，转化率甚至高于50%。研究发现，300℃下，相比于CuO ，ZnO和V₂O₅催化剂，Cr₂O₃表现出了较好的NO催化氧化活性，对TiO₂担载的Cr-Ce催化剂用于NO催化氧化反应做了详细的研究，考察了Cr/Ce摩尔比，活性组分负载量，载体种类，焙烧温度等因素的影响，发现Cr/Ce摩尔比为2：1，Cr₂O₃和CeO₂总负载量为载体重量的30%，350℃焙烧获得的无定形Cr-Ce/TiO₂催化剂在330℃具有最佳的转化率80.7%。详细研究了锰铜催化剂的制备参数(Cu/Mn比例，焙烧温度和时间等)对NO催化氧化性能的影响，发现锰铜催化剂在室温具有较好的NO催化氧化性能，当Cu：Mn=1：6时，NO转化率能够达到100%.综上，可见铬和锰铜分别具有NO催化氧化活性，但却无人报道氧化铬担载锰铜催化剂在常温下具有NO催化氧化性能. 因此在本发明中，考察了氧化铬作为载体担载锰铜对NO常温催化氧化性能的影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于NO常温催化氧化的氧化铬担载锰铜催化剂及其制备和应用。

一种氧化铬担载锰铜催化剂的制备方法，其特征在于，沉淀法制备获得氧化铬载体，浸渍或沉积沉淀法获得氧化铬担载锰铜催化剂，铬源，铜源和锰源为硝酸盐。

所述氧化铬载体采用沉淀法制备获取，具体为：称取硝酸铬10.0克溶解于100 毫升去离子水中，在常温搅拌，加入沉淀剂氨水，调节PH=8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，获得氧化铬载体。

所述采用浸渍或沉积沉淀法制备氧化铬担载锰铜催化剂，具体为：

（1）浸渍法：

称取3.0克去离子水，加入硝酸锰和硝酸铜，再加入上述获得的氧化铬载体5.0克，搅拌，室温静置12小时，放入60-150℃烘箱干燥12小时，在200-700℃焙烧2-6小时；Cu：Mn=1：6，锰铜的理论担载量为载体的50%；

（2）沉积沉淀法：

称取100毫升去离子水，加入硝酸锰和硝酸铜，再加入上述获得的氧化铬载体5.0克，60℃搅拌，逐滴加入沉淀剂碳酸氢铵，调节PH=7-9，搅拌5小时，后过滤洗涤，放入60-150℃烘箱干燥12小时，在100-700℃焙烧2-6小时；Cu：Mn=1：6，锰铜的理论担载量为载体的50%。