生物炭基低温NH3-SCR催化剂及其制备方法和应用

本发明涉及脱硝，特别是生物炭基低温nh3-scr催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、氮氧化物作为主要的大气污染物之一，是导致酸雨、光化学污染、臭氧层破坏、温室效应等系列环境问题的主要因素，减少固定源氮氧化物排放，对于保护大气生态环境具有重要意义。以nh3为还原剂的选择性催化还原(nh3-scr)技术脱硝效率高、应用范围广，具有广阔的工业应用前景。现有的nh3-scr催化剂普遍存在使用温度偏高、耐硫性差的问题，难以适应复杂工况。

2、cn201910632390.7公开了用微生物将秸秆类生物原料中的纤维素分解为还原性糖，它经过高热条件处理后，植物原料将产生高还原性碳使氮氧化物和氨气能够在较低温度下还原成氮气，达到较好的脱硝效果，脱硝剂吸附的氨气在低温条件下脱附释放出更多的反应活性中心，增加了催化剂的低温活性，另外高效催化剂产生的高还原性碳化产物，也能使脱硝剂的催化活性提高，具有广阔的应用前景。

3、cn201510162124.4公开了一种mncezr催化剂用于nh3-scr的制备方法及其应用。制备醋酸锰、硝酸铈和硝酸锆的混合溶液，滴加氨水至沉淀，烘干，研磨，置于400-600℃煅烧5-6h即得mncezr催化剂。将mncezr催化剂置于u型反应管内，通入反应气体，密封管口；催化反应温度为40-380℃；其中反应气体包括no、nh3、o2和ar，总流量为100ml/min，nh3与no的浓度比为1:4-1:1，o2的浓度为混合气体流量的5-20％，ar为反应补充气。将mncezr催化剂应用于低温nh3-scr反应，同时在60-350℃低温区取得了很好的脱硝效果。

4、但是上述nh3-scr催化剂还是存在使用温度偏高、耐硫性差的问题，难以适应复杂工况。因此，开发低温活性高且具有良好耐硫性的nh3-scr催化剂，有望突破现有技术瓶颈，实现大规模工业应用。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种生物炭基低温nh3-scr催化剂及其制备方法和用途。

2、为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

3、本发明的目的之一是要提供一种生物炭基低温nh3-scr催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将生物质原料煅烧制得生物炭；

5、s2、选取硝酸、盐酸、硫酸溶液中的一种对生物炭进行表面改性，制得改性生物炭；改性的目的：拓展生物炭的孔道，增加表面酸性基团的含量，增强其对nh3和no(两者都是极性分子)的吸附，进而促进催化反应；

6、s3、称取0.25g改性生物炭，加入11.7ml无水乙醇，超声15min，加入14.8ml钛酸异丙酯，超声30min，制得溶液a；

7、s4、称取1.443g醋酸锰、4.470g九水合硝酸铁、3.620g六水合硝酸铈加入11.7ml无水乙醇、3.6ml蒸馏、8.6ml乙酸混合均匀，制得溶液b；

8、s5、将溶液b缓慢滴加入溶液a中，超声1.5h，在室温下陈化48h后形成凝胶，80℃烘15h后转移到坩埚内，然后置于马弗炉在500℃煅烧1.5h，制得生物炭基低温nh3-scr催化剂。

9、进一步地，所述步骤s1具体包括：

10、将生物质原料清洗干净并烘干，用搅碎机搅碎并用20-40目分子筛过筛，将筛分后的生物质原料用螺旋坩埚装满压实、并旋紧盖子，以10℃/min速度升温至700℃煅烧1h，冷却后得到生物炭。

11、优选地，所述生物质原料为小麦秸秆、玉米秸秆、稻壳、松木、杨木、竹子中的一种或多种组合。

12、进一步地，所述步骤s2具体包括：

13、取10g生物炭放入250ml浓度为6mol/l的硝酸、盐酸、硫酸溶液中的一种，超声1h，之后加蒸馏水稀释，洗涤、抽滤至中性，烘干后得到改性生物炭。

14、本发明的目的之二是要提供一种利用上述方法制备的生物炭基低温nh3-scr催化剂。

15、本发明的目的之三是要提供一种生物炭基低温nh3-scr催化剂的应用，所述生物炭基低温nh3-scr催化剂用于催化no和nh3在160℃下发生氧化还原反应，转化成n2和h2o。

16、与现有技术相比，本发明通过在生物炭上负载锰铈制得低温nh3-scr催化剂，在80-240℃下即可催化no和nh3发生氧化还原反应转化成n2和h2o，降低了催化反应温度，且在160℃下脱硝率达到最佳，同时该催化剂抗硫性显著提高。

技术特征：

1.一种生物炭基低温nh3-scr催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的生物炭基低温nh3-scr催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：

3.根据权利要求1或2所述的生物炭基低温nh3-scr催化剂的制备方法，其特征在于：所述生物质原料为小麦秸秆、玉米秸秆、稻壳、松木、杨木、竹子中的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的生物炭基低温nh3-scr催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：

5.一种如权利要求1-4任一所述的方法制备的生物炭基低温nh3-scr催化剂。

6.一种如权利要求5所述的生物炭基低温nh3-scr催化剂的应用，其特征在于：所述生物炭基低温nh3-scr催化剂用于催化no和nh3在160℃下发生氧化还原反应，转化成n2和h2o。

技术总结本发明属于脱硝技术领域，具体公开了一种生物炭基低温NH<subgt;3</subgt;‑SCR催化剂及其制备方法和应用，利用生物炭丰富的内孔道及其表面丰富的官能团结构通过生物炭改性和溶胶凝胶法制备了生物炭基低温NH<subgt;3</subgt;‑SCR催化剂，在80‑240℃下即可催化NO和NH<subgt;3</subgt;发生氧化还原反应转化成N<subgt;2</subgt;和H<subgt;2</subgt;O，降低了催化反应温度，且在160℃下脱硝率达到最佳，同时该催化剂抗硫性显著提高。技术研发人员：石君君,徐颂,王海龙,谢吴成,冯乐蒙,詹伟钦受保护的技术使用者：佛山科学技术学院技术研发日：技术公布日：2024/8/27