[发明专利]一种低温等离子体法制备钙钛矿型脱硝催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种低温等离子体法制备钙钛矿型脱硝催化剂的方法。

背景技术

根据电子的能量状态、气体温度和粒子粒度的不同，等离子体可分为低温等离子体和高温等离子体，高温等离子体的温度可达到10⁶K～10⁸K，一般用于核技术，用于催化剂制备和材料合成的是低温等离子体，低温等离子体又包括热等离子体和冷等离子体，热等离子体的气体温度与电子温度(几十电子伏特eV)接近，体系处于平衡状态，因而称为平衡等离子体，相反，冷等离子体在放电过程中虽然电子温度很高(1～10eV)，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，可以保持在室温左右，所以称为冷等离子体，也叫非平衡态等离子体，目前实验室使用的都是低温等离子体。

目前应用于烟气脱硝的催化剂主要有贵金属催化剂、分子筛催化剂和金属氧化物催化剂等。贵金属催化剂在催化还原过程中对氨的氧化具有较高的活性，但在选择催化还原过程中还原剂消耗量大，运行成本高，且易发生硫中毒和氧抑制等；分子筛催化剂在中高温区域的活性高，且活性温度区间较宽，但水抑制、硫中毒及低温活性低等问题限制了其工业应用；金属氧化物催化剂主要包括单金属氧化物、负载的金属及金属氧化物和钙钛矿型(ABO₃)复合氧化物，由于钙钛矿型复合氧化物比较容易脱附氧且高温下具有较好的稳定性，且其高效、价格低廉，因而被认为是较有希望的催化分解NO_X的材料，已备受学术界关注。制备脱硝催化剂的方法主要包括浸渍法和溶胶-凝胶法，这两种方法在制备的过程中都涉及到长时间高温焙烧，且焙烧后的催化剂易结团。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种低温等离子体法制备钙钛矿型脱硝催化剂的方法，该方法以硝酸镧溶液和硝酸钴溶液为反应原料，以柠檬酸为络合剂，制备得到钙钛矿型脱硝催化剂，该方法制备的催化剂分散性好、晶粒均匀、纯度高且寿命长，能够应用于烟气脱硝的治理中，且脱硝效果良好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低温等离子体法制备钙钛矿型脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将硝酸钴溶解于去离子水中，得到质量浓度为4％～7％的硝酸钴溶液，将硝酸镧溶解于去离子水中，得到质量浓度为6％～9％的硝酸镧溶液，然后将所述硝酸钴溶液和硝酸镧溶液混合均匀，得到混合溶液；所述混合溶液中钴离子与镧离子的摩尔比为1:1；

步骤二、向步骤一所述混合溶液中加入柠檬酸溶液，调节所述混合溶液的pH值为6～8，然后在温度为20℃～65℃的条件下搅拌1h～3h；所述柠檬酸溶液的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L；

步骤三、将步骤二中搅拌后的混合溶液静置于温度为110℃～140℃的烘箱中，得到凝胶，然后将所述凝胶置于等离子体反应釜中，向所述等离子体反应釜中通入氧气，在等离子体反应釜的功率为30W～90W的条件下对凝胶进行低温等离子体焙烧处理，得到钙钛矿型脱硝催化剂；所述低温等离子体焙烧处理的时间为1min～5min，所述氧气的气体流量为10mL/min～50mL/min。

上述的一种低温等离子体法制备钙钛矿型脱硝催化剂的方法，其特征在于，步骤三中所述静置的时间为9h～13h；所述静置的时间优选为13h。

上述的一种低温等离子体法制备钙钛矿型脱硝催化剂的方法，其特征在于，步骤三中所述功率为55W～70W，所述低温等离子体焙烧处理的时间为2min～4min，所述氧气的气体流量为20mL/min～30mL/min。

上述的一种低温等离子体法制备钙钛矿型脱硝催化剂的方法，其特征在于，所述功率为60W，所述低温等离子体焙烧处理的时间为3min，所述氧气的气体流量为20mL/min。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明以硝酸镧溶液和硝酸钴溶液为反应原料，以柠檬酸为络合剂，制备得到钙钛矿型脱硝催化剂，该方法制备的催化剂分散性好、晶粒均匀、纯度高且寿命长，能够应用于烟气脱硝的治理中，且脱硝效果良好。