【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业废气处理和绿色高效低温scr催化剂的开发与研究，更具体地说，涉及一种可电加热的脱硝催化剂及其应用方法，主要应用于燃煤电厂或焦化厂的低温scr脱硝。
技术介绍
1、氮氧化物(nox)是主要的大气污染物之一，是酸雨形成的重要因子，是生成臭氧和光化学烟雾的重要前驱物之一，也是形成区域超细颗粒 (pm2.5)污染和灰霾的重要原因。以nh3为还原剂的选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,nh3-scr)是目前应用最广泛的氮氧化物 (nox)净化技术，脱硝催化剂是nh3-scr脱硝技术的重要核心。
2、近年来，煤电全面实施超低排放，非电力行业大气污染排放总量居首，钢铁、有色金属、水泥、玻璃等非电行业烟气的污染控制要求越来越严格。非电工业炉窑的烟气温度大多小于200℃，而除尘脱硫后烟气温度低于150℃。因此nh3-scr催化剂必须对超低温(<150℃)烟气具有较高的催化活性，能够有效避免粉尘和降低so2对催化剂性能的影响，延长催化剂使用寿命，节省因烟气再加热过程的能源消耗。针对超低排放和低温烟气处理的实际需求，低温脱硝技术的研究和应用日益迫切，希望提供可解决以上问题的能适应该工况下高抗水抗硫的泡沫金属基超低温催化剂。
3、cn 112999987 a公开了一种电加热整体式金属基催化反应器及其制备方法，具体步骤为：(1)将fecral金属丝制成径向方向上的多层螺旋结构，以获得整体式金属催化反应器基体，并通过空气氧化处理在fecral 金属基体上氧化出一层a
4、cn 106423163 a公开了一种整体式催化剂及其制备方法与应用，包括泡沫铝金属基底及类水滑石结构催化剂层；所述泡沫铝金属基底内形成有多孔道结构，所述类水滑石结构催化剂层位于所述泡沫铝金属基底表面及所述多孔道结构内，其泡沫金属基底有较高的传热能力，对于放热型反应体系的反应热能够快速移出，有利于提高转化率和目标产物选择性；然而与普通涂覆型催化剂类似，其催化剂本身不具备变温功能，仍需要升高烟气温度耗能来使烟气达到目标活性温度窗口。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种可电加热的脱硝催化剂及其应用方法，其催化剂对低温的烟气的脱硝活性好、稳定性好。
2、为实现上述专利技术目的的第一个方面，本专利技术提供的脱硝催化剂采用以下技术方案：
3、一种可电加热的脱硝催化剂，所述脱硝催化剂包括导电泡沫基体和负载在所述导电泡沫基体上的催化组分，其特征在于，所述脱硝催化剂通过如下步骤制备：
4、(1)将所述脱硝催化剂的催化组分的金属元素相对应的可溶金属盐溶于水，得到水热反应液；
5、(2)将所述导电泡沫基体置入步骤(1)所得的水热反应液中，密封进行水热反应，以使所述可溶金属盐在导电泡沫基体表面原位生长，催化剂前驱体；
6、(3)将所述催化剂前驱体干燥后进行煅烧，以得到所述脱硝催化剂。
7、在本专利技术的步骤(1)中，将所述脱硝催化剂的催化组分的金属元素相对应的可溶金属盐溶于水，得到水热反应液。在一种实施方式中，所述催化组分包括第一活性组分a、第二活性组分b和助剂c，以催化剂活性组分a和活性组分b的前驱体盐(也即其中金属元素对应的可溶金属盐)、助剂c的前驱体盐(也即其中金属元素对应的可溶金属盐)为原料，溶于水中，例如按催化组分中相应金属元素的配比溶于水中，以配置用于后续进行水热反应的水热反应液。
8、其中，在一种实施方式中，第一活性组分a为金属锰的氧化物，其相应的可溶性前驱体盐包括但不限于硝酸锰、乙酸锰、硫酸锰、氯化锰。在一种实施方式中，第二活性组分b为铈或镧的氧化物，优选为氧化铈，其相应的可溶性前驱体盐，包括但不限于硝酸铈、硝酸铈、硝酸铈铵、碳酸铈、氯化铈、硝酸镧、氯化镧。
9、在一种实施方式中，助剂c为钨、钼、锑、铌、钴、铁中的一种或多种的氧化物，优选为锑和铌的氧化物，其相应的可溶性前驱体盐包括但不限于偏钨酸氨、钨酸铵、仲钨酸铵、七钼酸铵、磷钼酸铵、仲钼酸铵、乙酸锑、氯化锑、草酸铌、草酸铌铵、硝酸钴、氯化钴、硝酸铁、氯化铁。
10、在一种实施方式中，所述水热反应液中，第一活性组分a对应的金属元素含量为0.08-0.2mol/l比如0.1mol/l、0.12mol/l、0.15mol/l或 0.18mol/l、第二活性组分b对应的金属元素含量为0.05-0.12mol/l比如 0.06mol/l、0.08mol/l、0.1mol/l或0.11mol/l、助剂c对应的金属元素含量为0.02-0.06mol/l，比如0.03mol/l、0.04mol/l或0.05mol/l。
11、在一种实施方式中，所述脱硝催化剂中，催化组分占比29-72％，比如30％、36％、40％、50％、60％、65％或70％；在一种实施方式中，所述催化剂中，第一活性组分占比10-25％比如12％、15％、18％、20％或23％，第二活性组分占比15-35％比如18％、20％、25％、30％或33％，助剂占比4-12％比如5％、7％、10％或11％。
12、在本专利技术的步骤(2)中，将所述导电泡沫基体置入水热反应液中进行水热反应。在一种实施方式中，所述导电泡沫基体为泡沫金属或石墨烯泡沫；其中，所述泡沫金属可以为泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍中的一种。
13、在一种实施方式中，所述导电泡沫基体为泡沫金属，并且在水热反应前，使碱溶液对泡沫金属进行预处理，以得到表面刻蚀的泡沫金属。其中，所述碱溶液可以为氢氧化钠、碳酸氢钠、氨水中的一种或多种；在一种实施方式中，所述碱溶液的ph范围为8-13，比如8、9、10或12。
14、在一种实施方式中，步骤(1)中，所述水热反应液中进一步分散有氧化石墨烯，所述氧化石墨烯的浓度为0.5-4mg/ml，比如1mg/ml、1.5 mg/ml、2mg/ml、3mg/ml或3.5mg/ml；研究发现，配合本专利技术的泡沫金属的电加热特点，采用氧化石墨烯后，所得的催化剂的催化活性以及导热性均有改善，一举两得。
15、根据本专利技术的脱硝催化剂，在一种实施方式，所述导电泡沫基体为石墨烯泡沫，所述石墨烯泡沫为自支撑三维石墨烯泡沫，为本领域所熟知，比如可以是市售的自支撑三维石墨烯泡沫，例如购自上海赫狄通纳米科技有限公司的自支撑三维石墨烯泡沫。研究发现，本专利技术采用的石墨烯泡沫相比进一步具有良好的电子传输性能和吸附性能，温度升高响应更快，催化剂在其表面原位生长后牢固度更高，反应效率高。
16、在一种实施方式中，步骤(2)中，所述水热反应条件如下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可电加热的脱硝催化剂，所述脱硝催化剂包括导电泡沫基体和负载在所述导电泡沫基体上的催化组分，其特征在于，所述脱硝催化剂通过如下步骤制备：
2.根据权利要求1所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述导电泡沫基体为泡沫金属或石墨烯泡沫；
3.根据权利要求2所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述导电泡沫基体为泡沫金属，并且在水热反应前，使用碱溶液对泡沫金属进行预处理，以得到表面刻蚀的泡沫金属；优选地，所述泡沫金属经蚀刻后减重0.5-4％。
4.根据权利要求3所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍中的一种或多种；
5.根据权利要求3或4所述的脱硝催化剂，其特征在于，步骤(1)中，所述水热反应液中进一步分散有氧化石墨烯，所述氧化石墨烯的浓度为0.5-4mg/mL。
6.根据权利要求2所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述石墨烯泡沫为自支撑三维石墨烯泡沫。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的脱硝催化剂，其特征在于，步骤(2)中，所述水热反应条件如下：温度120-160℃，反应时间8-12h。
...【技术特征摘要】
1.一种可电加热的脱硝催化剂，所述脱硝催化剂包括导电泡沫基体和负载在所述导电泡沫基体上的催化组分，其特征在于，所述脱硝催化剂通过如下步骤制备：
2.根据权利要求1所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述导电泡沫基体为泡沫金属或石墨烯泡沫；
3.根据权利要求2所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述导电泡沫基体为泡沫金属，并且在水热反应前，使用碱溶液对泡沫金属进行预处理，以得到表面刻蚀的泡沫金属；优选地，所述泡沫金属经蚀刻后减重0.5-4％。
4.根据权利要求3所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍中的一种或多种；
5.根据权利要求3或4所述的脱硝催化剂，其特征在于，步骤(1)中，所述水热反应液中进一步分散有氧化石墨烯，所述氧化石墨烯的浓度为0.5...
【专利技术属性】
技术研发人员：马子然，阎洪勇，邵建林，杨凯，杜晓东，张铁军，周佳丽，李歌，赵春林，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司国华电力分公司，
类型：发明
国别省市：
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