本发明专利技术公开了一种堇青石负载MnOx‑F掺杂TiO2活性组分的方法，首先采用溶胶凝胶法制备MnOx‑F掺杂TiO2活性组分复合溶胶，通过控制醋酸和聚乙二醇的用量来调节溶胶黏度；对蜂窝陶瓷进行酸洗处理增加其比表面积和表面酸位；并通过在浸渍时辅以超声振动，实现MnOx‑F掺杂TiO2活性组分在蜂窝陶瓷上的负载，浸渍完成后经烘干、微波烧成，增强催化剂组分间及与陶瓷间的相互作用，从而提高粘附力和负载量，同时使催化剂更均匀地分布在蜂窝陶瓷表层孔道内。本发明专利技术可解决堇青石负载脱硝活性组分技术中负载不均匀和负载强度差等不足，适合推广应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环保催化材料领域，具体设及一种堇青石负载MnOx-F渗杂Ti化活性组 分的方法及制备的MnOx-F渗杂Ti〇2-堇青石复合催化剂。
技术介绍
随着社会经济的高速发展，能源的开发利用逐年增加，煤炭等化石燃料在燃烧过 程中排放了大量污染物，严重影响了人类的安居生活，威胁到人类的健康发展。氮氧化物 (NOx)是主要的大气污染物之一，NO和N02占排放总量的90% dNOx除了对人体的呼吸系统及 神经中枢造成较严重的危害外，更大的危害在于它能形成酸雨，破坏臭氧层W及可能与碳 氨化合物在阳光照射下发生一系列光化学反应而形成光化学烟雾等。而我国W煤为主的能 源结构必将导致NOx排放量的持续增长。2011年，国家环境保护部发布了新修订的《火电厂 大气污染物排放标准KGB 13223-2011)，并于2012年1月1日起执行。标准要求，我国新建火 电厂的NOx排放限值不得超过200mg/m3，S化排放限值不得超过lOOmg/m3。因此，如何减少固 定源排放的NOx是大气环境治理的一个重要课题。选择性催化还原技术(SCR)是目前脱除NOx较为成熟、高效的主流技术，是在催化 剂作用下，WN也或者尿素为还原剂，有选择地与烟气中的NOx发生反应生成无毒的化和也0 的过程，脱硝率能够达到80 %~90%。催化剂作为SCR烟气脱硝系统的重要组成部分，其成 本约占脱硝装置总投资的30%。目前商业化使用的催化剂多W催化剂直接挤塑成型，催化 剂用量大、成本高、回收利用率低，且机械强度较低。此外，现有的商业SCR催化剂其组成多 为V2化-W〇3-Ti化或者V2化-Mo化-Ti〇2，所需反应溫度较高，低溫活性较差。近年来，Mn〇x/Ti〇2 催化剂成为了低溫SCR领域的研究热点，被认为是最具潜力的低溫脱硝催化剂。商业催化剂 必须具有规则的形状和一定的机械强度，能够承受磨损冲击。目前整体式成型催化剂采用 涂覆技术，先制备好催化剂粉末，然后将催化剂与粘结剂配制成浆液涂覆在堇青石蜂窝陶 瓷表面，此种负载方法虽简便易行，但表面活性组分涂覆不均匀且附着力弱，容易脱落。因 此，对现有SCR催化剂进行改进，开发一种具有高负载强度、高负载量、低成本、良好的机械 强度和耐磨性，并且具有较高低溫活性的整体式低溫SCR脱硝催化剂对于脱硝催化剂的工 业化应用意义重大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种堇青石负载纳米低溫脱硝催化剂的负载方法及催化剂 制备方法，解决堇青石负载脱硝催化剂制备技术中催化剂活性组分负载不均匀和负载强度 差等不足，提高催化剂活性组分在堇青石表面的分散度，均匀性和粘附性。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为： 一种堇青石负载MnOx-F渗杂Ti化活性组分的方法，包括W下步骤： 1)制备巧参杂Ti〇2溶胶 首先将氣化锭溶解于无水乙醇中，配制氣化锭乙醇溶液，然后将聚乙二醇、铁酸四 下醋、氣化锭乙醇溶液和冰醋酸依次加入反应容器中，揽拌均匀，得F渗杂Ti化溶胶； 2)制备MnOx-F渗杂Ti〇2复合溶胶 将醋酸儘溶解于水中，并加入冰醋酸抑制其水解，将所得混合液逐滴滴入步骤1) 所得F渗杂Ti化溶胶中揽拌至澄清透明亮黄色溶胶，得MnOx-F渗杂Ti化复合溶胶； 3)堇青石蜂窝陶瓷的预处理 将堇青石蜂窝陶瓷块置于水中进行超声清洗，然后浸入稀硝酸溶液中充分浸洗取 出，再用水冲洗后置于烘箱中进行干燥，冷却备用，得具有高比表面积和酸性活性中屯、的堇 青石二次载体；[001引4)Mn0x-F渗杂Ti02复合溶胶在堇青石二次载体表面的负载将步骤3)所得堇青石二次载体通过过量浸溃法浸溃到步骤2)所得MnOx-F渗杂Ti化 复合溶胶中，在超声振动作用下，浸溃12~24h后，取出吹尽孔道中的残液，置于烘箱中进行 干燥；[001引 5)微波处理 将步骤4)所得干燥产物置于频率为2.45G化±25MHz的微波烧结炉中，加热至400 ~450°C赔烧0.5~2h，冷却得MnOx-F渗杂Ti化-堇青石复合催化剂。 上述方案中，采用溶胶凝胶法制备MnOx-F渗杂Ti化活性组分溶胶进行负载。 上述方案中，步骤1)中所述氣化锭与铁酸四下醋质量之比为(0.005~0.012):1; 所述聚乙二醇和冰醋酸的添加量WF渗杂Ti化溶胶的体积为基准，添加量分别为:聚乙二醇 3%~9%，冰醋酸5%~12%。 上述方案中，步骤2)中醋酸儘与铁酸四下醋质量之比为(0.15~0.5):1,冰醋酸的 添加量为MnOx-F渗杂Ti化复合溶胶总体积的1 %~3%。 上述方案中，步骤3)中所述稀硝酸溶液的浓度为1~2molA;在稀硝酸溶液中的浸 洗时间为0.5~化;干燥溫度为90~110°C，干燥时间为0.5~化。 上述方案中，步骤3)中所述超声振动频率为28~40kHz，采用的超声振动装置功率 为160~400W。 上述方案中，步骤4)中所述干燥溫度为90~110°C，干燥时间为8~12h。 上述方案中，步骤1)中所述揽拌时间为0.5~1.化;步骤2)中所述揽拌时间为1.5 ~2.5h。 上述方案中，对步骤5)中所得堇青石负载纳米低溫脱硝催化剂重复进行步骤4)和 5) 1~8次，通过增加浸溃和赔烧次数，增加MnOx-F渗杂Ti〇2-堇青石复合催化剂中的MnOx-F 渗杂Ti化催化剂的负载量。 上述方案中，步骤5)所得MnOx-F渗杂Ti化-堇青石复合催化剂中MnOx的存在形式为 Mn〇2、Mn2〇3、Mn3〇4中的一种或几种。 根据上述方法制备的MnOx-F渗杂Ti化-堇青石复合催化剂，它由MnOx-F渗杂Ti化活 性组分和堇青石蜂窝陶瓷复合而成，其中MnOx为催化剂活性组分，F渗杂Ti化为一次载体，蜂 窝陶堇青石瓷为二次载体，W堇青石蜂窝陶瓷质量为基准，MnOx-F渗杂Ti化活性组分的质量 负载量为0.8%~15% ,MnOx-F渗杂Ti〇2活性组分中，Mn元素和Ti元素的摩尔比为（0.2~ 0.6): 1，F元素和Ti元素的摩尔比为(0.05~0.1): 1。 上述方案所述的MnOx-F渗杂Ti化-堇青石复合催化剂，其在空速为1000~1000化-I下，反应溫度80~200°C范围内NO脱除率达40%~100%。[002引本专利技术的有益效果为： 1)本专利技术采用溶胶凝胶法制备MnOx-F渗杂Ti化纳米活性组分溶胶，制备的活性组 分不但纳米结构丰富，比表面积大，而且活性物质(MnOx)分散性好，同时有利于金属氧化物 之间相互作用的形成，进而使MnOx保持无定形态;此外，通过对一次载体Ti化进行F渗杂，增 加了其中的氧空位等缺陷，有利于催化活性的提升，同时实验表明F渗杂在一定程度上也改 善了催化剂的抗硫性能。 2)采用溶胶-浸溃负载法，提高MnOx-F渗杂Ti化纳米催化剂在堇青石蜂窝陶瓷表面 的分散均匀性，同时负载较为牢固，耐磨损性得到提高。 3)采用超声清洗加酸浸洗结合方式对堇青石蜂窝陶瓷进行预处理，使其表面形成 一定的酸性活性中屯、，并且可增加表面孔道，使比表面积大大增加，有利于MnOx-F渗杂Ti化 纳米活性组分更多、更牢固地负载于陶瓷表面。 4)采用超声浸溃法，与传统浸溃法相比，进一步改善了催化剂分布的均匀性，利用 超声波产生的"超声空化"效应使催化剂向堇青石载本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种堇青石负载MnOx‑F掺杂TiO2活性组分的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备F掺杂TiO2溶胶首先将氟化铵溶解于无水乙醇中，配制氟化铵乙醇溶液，然后将聚乙二醇、钛酸四丁酯、氟化铵乙醇溶液和冰醋酸依次加入到反应容器中，搅拌均匀，得F掺杂TiO2溶胶；2)制备MnOx‑F掺杂TiO2复合溶胶将醋酸锰溶解于水中，并加入冰醋酸，将所得混合液逐滴滴入步骤1)所得F掺杂TiO2溶胶中搅拌至澄清透明亮黄色溶胶，得MnOx‑F掺杂TiO2复合溶胶；3)堇青石蜂窝陶瓷的预处理将堇青石蜂窝陶瓷块置于水中进行超声清洗，然后浸入稀硝酸溶液中充分浸洗取出，再用水冲洗后置于烘箱中进行干燥，冷却备用，得堇青石二次载体；4)MnOx‑F掺杂TiO2复合溶胶在堇青石二次载体表面的负载将步骤3)所得堇青石二次载体通过过量浸渍法浸渍到步骤2)所得MnOx‑F掺杂TiO2复合溶胶中，在超声振动作用下，浸渍12～24h后，取出吹尽孔道中的残液，置于烘箱中进行干燥；5)微波处理将步骤4)所得干燥产物置于频率为2.45GHz±25MHz的微波烧结炉中，加热至400～450℃焙烧0.5～2h，冷却得MnOx‑F掺杂TiO2‑堇青石复合催化剂。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢峻林，齐凯，何峰，李凤祥，崔海峰，方德，施江，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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