[发明专利]一种原位负载阵列式活性成分的碳纤维基脱硝催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种原位负载阵列式活性成分的碳纤维基脱硝催化剂，其特征在于，所述脱硝催化剂由碳纤维负载活性成分得到，所述活性成分为具有催化活性的锰氧化物和铈氧化物，并且所述活性成分在碳纤维表面阵列式分布；

其制备方法具体步骤如下：

1）将活性碳纤维与尿素均匀混合，置于含氨气气氛的管式炉中煅烧，煅烧结束后在此气氛中随炉冷却至室温，得到表面改性活性碳纤维；

2）将步骤1）所得表面改性活性碳纤维置于水热反应釜中，加入葡萄糖、柠檬酸、乙醇的混合水溶液进行水热反应，反应结束后过滤、干燥得到葡萄糖接枝活性碳纤维；

3）将步骤2）所得葡萄糖接枝活性碳纤维置于管式炉中，在惰性气氛下煅烧得到表面分布有无定形碳的活性碳纤维；

4）在步骤3）所得活性碳纤维表面原位负载阵列式活性成分，具体方法为：先将步骤3）所得表面分布有无定形碳的活性碳纤维浸没于高锰酸钾溶液中进行反应，然后根据需要加入铈盐溶液进行反应，或先将步骤3）所得表面分布有无定形碳的活性碳纤维浸没于高锰酸钾溶液中进行反应，随后先加入二价锰盐溶液进行反应再加入铈盐溶液进行反应，所述高锰酸钾溶液浓度为0.1~1.2mol/L，所述铈盐溶液浓度为0.1~1.2mol/L，所述二价锰盐溶液浓度为0.1~1.2mol/L，所述高锰酸钾溶液中高锰酸钾的物质的量为铈盐溶液中铈和二价锰盐溶液中锰的物质的量的2~12倍，反应结束后自然风干，即得到原位负载阵列式活性成分的碳纤维基脱硝催化剂，所述铈盐为磷酸铈，或焦磷酸铈，或磷酸铈、焦磷酸铈中的一种以上与硫酸铈、硝酸铈中的一种以上的混合物。

2.一种权利要求1所述的原位负载阵列式活性成分的碳纤维基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1）将活性碳纤维与尿素均匀混合，置于含氨气气氛的管式炉中煅烧，煅烧结束后在此气氛中随炉冷却至室温，得到表面改性活性碳纤维；

2）将步骤1）所得表面改性活性碳纤维置于水热反应釜中，加入葡萄糖、柠檬酸、乙醇的混合水溶液进行水热反应，反应结束后过滤、干燥得到葡萄糖接枝活性碳纤维；

3）将步骤2）所得葡萄糖接枝活性碳纤维置于管式炉中，在惰性气氛下煅烧得到表面分布有无定形碳的活性碳纤维；

4）在步骤3）所得活性碳纤维表面原位负载阵列式活性成分，具体方法为：先将步骤3）所得表面分布有无定形碳的活性碳纤维浸没于高锰酸钾溶液中进行反应，然后根据需要加入铈盐溶液进行反应，或先将步骤3）所得表面分布有无定形碳的活性碳纤维浸没于高锰酸钾溶液中进行反应，随后先加入二价锰盐溶液进行反应再加入铈盐溶液进行反应，所述高锰酸钾溶液浓度为0.1~1.2mol/L，所述铈盐溶液浓度为0.1~1.2mol/L，所述二价锰盐溶液浓度为0.1~1.2mol/L，所述高锰酸钾溶液中高锰酸钾的物质的量为铈盐溶液中铈和二价锰盐溶液中锰的物质的量的2~12倍，反应结束后自然风干，即得到原位负载阵列式活性成分的碳纤维基脱硝催化剂。

3.根据权利要求2所述的原位负载阵列式活性成分的碳纤维基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）所述活性碳纤维与尿素质量比为5~30：1，所述含氨气气氛为氨气与氮气的混合气，其中氨气体积百分比为5~30%。

4.根据权利要求2所述的原位负载阵列式活性成分的碳纤维基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）所述煅烧条件为：于200~700℃煅烧1~4小时。

5.根据权利要求2所述的原位负载阵列式活性成分的碳纤维基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2）所述葡萄糖、柠檬酸、乙醇的混合水溶液中葡萄糖浓度为5~35wt%，柠檬酸浓度为1~5wt%，乙醇浓度为2~8wt%；

步骤2）所述水热反应条件为：于150~250℃反应2~8小时。

6.根据权利要求2所述的原位负载阵列式活性成分的碳纤维基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3）所述煅烧条件为：于300~600℃下煅烧2~12小时。

7.根据权利要求2所述的原位负载阵列式活性成分的碳纤维基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4）所述二价锰盐为硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰中的一种或者几种。