[发明专利]一种FeMn@HZSM-5催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种FeMn@HZSM‑5催化剂的制备方法及其在SCR脱硝中的应用，步骤如下：将勃姆石、FeMn/SiO₂、NaOH及乙二胺按照质量比10：5：5：8置于研钵中，其中（Fe+Mn）与SiO₂的质量比为2：3，Fe与Mn的质量比为1：1–1：3；充分研磨混合0.5h后，再转移至反应釜中，在干燥箱内200°C下晶化72 h；将晶化好的前体进行过滤、在100℃下过夜干燥，在500℃下焙烧2 h，制得的催化剂，记为FeMn@NaZSM‑5；将5 g FeMn@NaZSM‑5与75 mL的2 mol/L的NH₄NO₃溶液置于250 mL的圆底烧瓶中，在80°C水浴锅内离子交换4 h，然后进行过滤、100℃下过夜干燥、500℃下煅烧2h，制得催化剂，记为FeMn@HZSM‑5。

技术领域

本发明属于烟气脱硝技术领域，特别涉及一种催化剂的无溶剂制备方法及其在SCR脱硝中的应用。

背景技术

NOx是主要大气污染物之一，它不仅能形成酸雨破坏生态环境，同时也是光化学烟雾等二次污染物的重要前驱体。因此，国内外研究者一直致力于脱硝技术的研发。以NH₃为还原剂的SCR技术被电力、水泥和钢铁等行业广泛用于烟气脱硝。经过脱硝和超低排放计划的实施，NOx以及SO₂污染已经得到极大的改善，然而，臭氧污染的情况正在加剧，大气中少量的NOx是O₃的主要成因之一。与此同时，实现超低排放的SCR脱硝技术仍然有进一步优化和提升的空间。

例如，水泥窑炉烟气出口温度低于电厂烟气，需要催化剂在低温下具有高活性，因此低温SCR在近几年来引起了关注。过渡金属具有较高的反应活性，若选择单一的过渡金属元素作为活性组分，则影响其脱硝性能，多活性组分催化剂会产生协同效应，在低温脱硝领域具有良好的潜势。ZSM-5是一种优良的SCR脱硝脱硝剂载体，然而其传统合成方法的反应条件苛刻，并且会产生大量的废液。无溶剂法则可以在节省溶剂和减少废液污染的同时制备出催化剂载体，是一种绿色环保的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种催化剂的无溶剂制备方法及其在SCR脱硝中的应用。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种FeMn@HZSM-5催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将勃姆石、FeMn/SiO₂、NaOH及乙二胺按照质量比10：5：5：8置于研钵中，充分研磨混合0.5h后，再转移至反应釜中，在干燥箱内200°C下晶化72 h；

步骤2，将晶化好的催化剂前体进行过滤、干燥、焙烧，制得的催化剂，记为M@NaZSM-5；

步骤3，将5 g FeMn@NaZSM-5与75 mL2 mol/L的NH₄NO₃溶液置于250 mL的圆底烧瓶中，在水浴锅内离子交换，然后进行过滤、过夜干燥、煅烧2h，制得催化剂，记为FeMn@HZSM-5。

步骤1中，（Fe+Mn）与SiO₂的质量比为2：3；Fe与Mn的质量比为1：1 - 1：3；

步骤2中在100 ℃下过夜干燥；在500 ℃下焙烧2 h；

步骤3中水浴锅内离子交换温度为80°C，时间为4 h，干燥温度为100 ℃，煅烧温度为500 ℃；

一种FeMn@HZSM-5催化剂的应用，用于SCR脱硝。

有益效果

与现有技术相比，本发明一种催化剂的无溶剂制备方法，具有如下优势：（1）选择过渡金属元素Fe和Mn作为催化剂的活性组分，在NH₃-SCR反应中具有较高的活性和较低的成本；（2）Fe和Mn之间产生协同效应，提高了低温下的脱硝活性；（3）采用无溶剂法制备催化剂，可以在节省溶剂和减少废液污染，是一种绿色环保的方法。

具体实施方式