一种FeCe/SiO2复合气凝胶催化材料及其制备方法与应用

本发明涉及烟气脱硝催化材料，特别涉及一种fece/sio2复合气凝胶催化材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、no不仅会污染大气环境，而且会危害人体健康。no会与人体内的血红蛋白结合，从而影响血红蛋白运输氧气的能力，同时no在空气中可被氧化生成no2，no2是引起光化学烟雾和酸雨的主要原因之一。如何脱除工业废气中的no已成为全球性的热点。现如今投入实际应用的是氨选择性催化还原(nh3-scr)，但常用的工业催化剂如v2o5-wo3/tio2存在操作温度高、温度窗口窄(300～400℃)、产生大量n2o副产品等缺点，限制了技术的进一步发展。而在烧结烟气、汽车尾气等工业废气中除了no，还有co的存在，所以使用co作为还原剂可以同时脱除co、no这两种有害气体，起到了一举两得的效果。

2、目前，研究人员已经开发许多用于催化co还原no的脱硝催化剂。常见的co还原no的催化剂分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂两种。虽然贵金属催化剂的脱硝效率高，但成本昂贵且高温下失活的缺点限制了它的应用范围。而稀土元素在国民经济多种领域中发挥着不可替代的作用。ceo2作为一种极为重要的稀土氧化物，在许多领域被广泛应用。ceo2具有较大的比表面积、优异的储氧性能，可储存和释放较多的活性氧。另外，fe2o3极高的晶格氧储存量使其作为重要的载氧材料在化学链燃烧和化学储氧等领域占据重要位置。但这两类氧化物都有本质上的缺陷，例如ceo2热稳定性较差，而单一fe2o3略显惰性，造成其在催化领域很难被直接应用。

技术实现思路

1、为解决上述燃煤烟气催化脱硝技术问题，本发明提出了一种fece/sio2复合气凝胶催化材料及其制备方法与应用，本发明通过合成fece/sio2气凝胶，使其提供丰富的孔隙率和比表面积，开发出具有高比表面积、高分散性、高深度催化氧化能力的fece/sio2复合氧化物气凝胶催化材料。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明技术方案之一，一种fece/sio2复合气凝胶催化材料，以sio2气凝胶为载体，所述载体上负载过渡金属氧化物；所述过渡金属氧化物为fe的氧化物和ce的氧化物。

4、本发明技术方案之二，一种上述fece/sio2复合气凝胶催化材料的制备方法，包括以下步骤：

5、将铈盐和铁盐溶解在水中，之后加入sio2气凝胶，混合均匀后，将所得混合溶液进行微波水热合成反应，得到前驱体材料；

6、焙烧所述的前驱体材料，得到所述的fece/sio2复合气凝胶催化材料。

7、本发明技术方案之三，一种上述fece/sio2复合气凝胶催化材料在催化含co和no烟气中的应用。

8、本发明技术方案之四，一种烟气脱硝催化剂，原料包括上述fece/sio2复合气凝胶催化材料。

9、本发明公开了以下技术效果：

10、本发明采用微波水热法制备fece/sio2复合气凝胶催化材料，可以得到均匀分散的纳米颗粒，提高催化材料的比表面积和分散度，进而提高催化活性和稳定性。此外，本发明的制备方法简单、成本低廉，适用于大规模工业化生产。

11、本发明采用微波水热法制备的fece/sio2复合气凝胶催化材料，具有均匀的孔径分布、高比表面积和大孔容，吸附能力强的特点。

12、本发明采用微波水热法制备fece/sio2复合气凝胶催化材料，可以保证产率与产品的纯度，价廉易得，具有不燃性可以避免易燃、易爆，且无毒，且其临界温度与压力均较低，对设备的要求不过于苛刻。

13、本发明提供的fece/sio2复合气凝胶催化材料具有较高的储氧能力和铈/铁离子耦合变价特性，能够高效催化co和no转化为无毒无害的co2和n2，在涉及储/释氧和氧化还原循环过程的催化领域具有良好的应用前景。

14、本发明还提供了该fece/sio2复合气凝胶催化材料的应用，该催化材料适用于多种化学反应。实验证明，fece/sio2复合气凝胶催化材料具有较高的催化活性和稳定性，在高温、高压等苛刻条件下仍能保持良好的催化效果。

技术特征：

1.一种fece/sio2复合气凝胶催化材料，其特征在于，以sio2气凝胶为载体，所述载体上负载过渡金属氧化物；所述过渡金属氧化物为fe的氧化物和ce的氧化物。

2.根据权利要求1所述的fece/sio2复合气凝胶催化材料，其特征在于，所述ce的氧化物中ce元素和fe的氧化物中fe元素的摩尔比为10:(1-3)。

3.一种权利要求1或2所述fece/sio2复合气凝胶催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的fece/sio2复合气凝胶催化材料的制备方法，其特征在于，所述铈盐为ce(no3)3·6h2o；所述铁盐为fe2(no3)3·6h2o。

5.根据权利要求3所述的fece/sio2复合气凝胶催化材料的制备方法，其特征在于，所述微波水热合成反应中，微波水热时间为30min，温度为250℃。

6.根据权利要求3所述的fece/sio2复合气凝胶催化材料的制备方法，其特征在于，所述微波水热合成反应结束后，还包括对所得产物进行干燥的步骤；所述干燥的温度为80℃。

7.根据权利要求3所述的fece/sio2复合气凝胶催化材料的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为500℃-700℃，时间为4h。

8.一种权利要求1或2所述的fece/sio2复合气凝胶催化材料在催化含co和no烟气中的应用。

9.一种烟气脱硝催化剂，其特征在于，原料包括权利要求1或2所述的fece/sio2复合气凝胶催化材料。

技术总结本发明提供了一种FeCe/SiO<subgt;2</subgt;复合气凝胶催化材料及其制备方法与应用，属于烟气脱硝催化材料技术领域。所述FeCe/SiO<subgt;2</subgt;复合气凝胶催化材料以SiO<subgt;2</subgt;气凝胶为载体，所述载体上负载过渡金属氧化物；所述过渡金属氧化物为Fe的氧化物和Ce的氧化物。制备方法为将铈盐和铁盐溶解在水中，之后加入SiO<subgt;2</subgt;气凝胶，混合均匀后，将所得混合溶液进行微波水热合成反应，得到前驱体材料；焙烧所述的前驱体材料，得到FeCe/SiO<subgt;2</subgt;复合气凝胶催化材料。本发明提供的FeCe/SiO<subgt;2</subgt;复合气凝胶催化材料，具有均匀的孔径分布、高比表面积和大孔容，吸附能力强的特点，能高效催化NO和CO转化为N<subgt;2</subgt;和CO<subgt;2</subgt;。技术研发人员：龚志军,张雨璇受保护的技术使用者：内蒙古科技大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6