一种单相岩盐型高熵氧化物催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种单相岩盐型高熵氧化物催化剂，所述催化剂包括高熵氧化物，所述高熵氧化物的化学式为MgCoNiCuZnOx。所述催化剂的制备方法包括：按金属活性顺序将Zn、Cu、Ni、Co、Mg的前驱体液混合，得第一混合液；将所述第一混合液和柠檬酸混合，得第二混合液；对所述第二混合液进行蒸发处理，得待烧凝胶；对所述待烧凝胶进行柠檬酸燃烧处理，得预产物；对所述预产物进行研磨过筛处理，得待烧粉末；对所述待烧粉末进行焙烧，得作为催化剂的高熵氧化物；本发明专利技术提供的催化剂具有高效抗硫脱硝的作用。本发明专利技术提供的催化剂具有高效抗硫脱硝的作用。本发明专利技术提供的催化剂具有高效抗硫脱硝的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种单相岩盐型高熵氧化物催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料领域，尤其涉及一种单相岩盐型高熵氧化物催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]工业烟气是重要的大气污染物排放源，其排放的氮氧化物(NOx)是典型大气污染物之一。NOx极易引发酸雨、光化学烟雾以及臭氧层破坏等环境问题，同时也会严重损害人体的呼吸系统和中枢神经系统。燃煤、钢铁和玻璃等工业过程是重要的NOx排放源，削减NOx排放是这些行业面临的重要环保问题之一。
[0003]选择性催化还原(SCR)是应用最广泛的烟气脱硝技术，该技术的关键是研发金属氧化物催化剂，例如V2O5‑
WO3/TiO2催化剂已商业化用于燃煤烟气NOx脱除。然而，钒基催化剂的低温脱硝活性较低且面临SO2中毒和V2O5生物毒性等问题。因此，研发高效抗硫的金属氧化物催化剂是发展SCR技术的重大需求。
[0004]公开号为CN115155611A的中国专利技术专利中记载了单相尖晶石型磁性高熵氧化物催化剂及其制备方法和应用，虽然该专利中公开了一种具有脱汞抗硫作用的高熵氧化物催化剂；但是，经实际验证，该专利中涉及的催化剂并不能有效脱硝。
[0005]鉴于此，有必要提供一种单相岩盐型高熵氧化物催化剂及其制备方法和应用，以解决或至少缓解上述脱硝效率低和硫中毒失活的技术缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的是提供一种单相岩盐型高熵氧化物催化剂及其制备方法和应用，旨在解决上述脱硝效率低和硫中毒失活的技术问题。r/>[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种单相岩盐型高熵氧化物催化剂，所述催化剂包括高熵氧化物，所述高熵氧化物的化学式为MgCoNiCuZnOx。
[0008]本专利技术还提供一种催化剂的制备方法，包括步骤：
[0009]S1，提供Zn的前驱体液、Cu的前驱体液、Ni的前驱体液、Co的前驱体液和Mg的前驱体液；
[0010]S2，按金属活性顺序将所述Zn的前驱体液、所述Cu的前驱体液、所述Ni的前驱体液、所述Co的前驱体液和所述Mg的前驱体液混合，得第一混合液；其中，所述金属活性顺序为：Zn>Cu>Ni>Co>Mg；
[0011]S3，将所述第一混合液和柠檬酸混合，得第二混合液；
[0012]S4，对所述第二混合液进行蒸发处理，得待烧凝胶；
[0013]S5，对所述待烧凝胶进行柠檬酸燃烧处理，得预产物；
[0014]S6，对所述预产物进行研磨过筛处理，得待烧粉末；
[0015]S7，对所述待烧粉末进行焙烧，得作为所述催化剂的高熵氧化物；其中，所述焙烧的温度为600
‑
1200℃，所述焙烧的时长为2
‑
8h。
[0016]进一步地，所述前驱体液包括硝酸盐溶液、醋酸盐溶液和氯化盐溶液中的一种或多种。
[0017]进一步地，在所述第一混合液中，所述Mg、所述Co、所述Ni、所述Cu和所述Zn的摩尔比为0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2。
[0018]进一步地，所述Zn的前驱体液的浓度为0.2
‑
1.0mol/L；所述Cu的前驱体液的浓度为0.2
‑
1.0mol/L；所述Ni的前驱体液的浓度为0.2
‑
1.0mol/L；所述Co的前驱体液的浓度为0.2
‑
1.0mol/L；所述Mg的前驱体液的浓度为0.2
‑
1.0mol/L。
[0019]进一步地，所述柠檬酸与所述第一混合液中总金属元素的摩尔比大于1。
[0020]进一步地，所述步骤S2中，混合的温度为25
‑
60℃，混合的时长为10
‑
60min。所述步骤S3中，混合的温度为60
‑
90℃，混合的时长为1
‑
2h。
[0021]进一步地，所述蒸发处理采用的温度为90
‑
120℃；所述柠檬酸燃烧处理采用的温度为180
‑
250℃。
[0022]本专利技术还提供一种催化剂，采用如上述任意一项所述制备方法进行制备。
[0023]本专利技术还提供一种如上述任意一项所述的催化剂在脱硝或抗硫脱硝中的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：
[0025]1、本专利技术以Mg，Co，Ni，Cu和Zn的相应盐溶液为原料，借助柠檬酸和特定的制备过程合成单相岩盐型高熵氧化物，实现高无序度和高构型熵，形成单相结构，获得化学式为MgCoNiCuZnOx的高熵氧化物；此外，本专利技术获得的高熵氧化物具有片状形貌和介孔结构、高比表面积和小粒径分布。
[0026]2、本专利技术制备得到的高熵氧化物具有高脱硝活性和高抗硫性，可以作为脱硝催化剂和抗硫脱硝催化剂；在反应温度为300℃的条件下，可以实现98％脱硝率；并且，在存在SO2的情况下，脱硝率仍可以维持在92％左右。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例1、对比例1和对比例3中催化剂的XRD谱图；
[0029]图2为本专利技术实施例1中催化剂的SEM和TEM图；其中，(a)为实施例1中催化剂的SEM图，(b)为实施例1中催化剂的TEM图；
[0030]图3为本专利技术实施例1中催化剂的EDX图；
[0031]图4为本专利技术实施例1中催化剂的N2‑
吸附脱附等温线图；
[0032]图5为本专利技术实施例1、对比例1、对比例2和对比例3的脱硝性能图；
[0033]图6为本专利技术实施例1和对比例1中的抗硫脱硝性能图。
[0034]本专利技术目标的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清
楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]需要说明，本专利技术实施方式中所有方向性指示(诸如上、下
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0037]并且，本专利技术各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相岩盐型高熵氧化物催化剂，其特征在于，所述催化剂包括高熵氧化物，所述高熵氧化物的化学式为MgCoNiCuZnOx。2.一种催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1，提供Zn的前驱体液、Cu的前驱体液、Ni的前驱体液、Co的前驱体液和Mg的前驱体液；S2，按金属活性顺序将所述Zn的前驱体液、所述Cu的前驱体液、所述Ni的前驱体液、所述Co的前驱体液和所述Mg的前驱体液混合，得第一混合液；其中，所述金属活性顺序为：Zn>Cu>Ni>Co>Mg；S3，将所述第一混合液和柠檬酸混合，得第二混合液；S4，对所述第二混合液进行蒸发处理，得待烧凝胶；S5，对所述待烧凝胶进行柠檬酸燃烧处理，得预产物；S6，对所述预产物进行研磨过筛处理，得待烧粉末；S7，对所述待烧粉末进行焙烧，得作为所述催化剂的高熵氧化物；其中，所述焙烧的温度为600
‑
1200℃，所述焙烧的时长为2
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8h。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体液包括硝酸盐溶液、醋酸盐溶液和氯化盐溶液中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述第一混合液中，所述Mg、所述Co、所述Ni、所述Cu和所述Zn的摩尔比为0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2。5.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恢，范丽，沈锋华，向开松，刘操，陈昊，柴立元，王海鹰，闵小波，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：